183888. lajstromszámú szabadalom • Félvezető detektoros energiakompenzált mérőáltalakító besugárzási dózisteljesítmény mérésére
1 183 888 2 hőmérsékleten is képes üzemelni anélkül, hogy az érzékenységet csökkenteni kellene, vagy meg kellene növelni a detektálható energia küszöböt és amelynek kimenőjeleit bármilyen fajta impulzusszámlálóval fel lehet dolgozni. A találmány szerinti mérőátalakító azon a felismerésen alapul, hogy két vagy több különböző érzékeny térfogatú és különböző üzemi körülmények között működő félvezető detektor jelszámának energiafüggése (energiamenete) azonos dózisteljesítmény esetén is különböző, ezek az energia menetek az üzemi körülmények célszerű megválasztásával bizonyos határok között befolyásolhatók és kialakíthatók olymódon, hogy a két (vagy több) detektor jeleinek összegezése után kialakuló eredő energiamenet minden eddiginél szükebb határok között ingadozzék. A detektorok üzemi körülményein itt a következő paramétereket értjük: — tápfeszültségük (vannak ugyanis olyan félvezető detektor típusok, amelyeknek érzékeny térfogata tápfeszültségfüggő, például a p- n detektorok), — diszkriminációs szintjük, — szűröttségük (a beérkező sugárzásból eltérő rendszámú, sűrűségű és rétegvastagságú szűrőkkel különböző energiákat különböző módon lehet kiszűrni). A kitűzött cél elérésére a mérőátalakítóban eltérő érzékeny térfogatú félvezető detektorok különböző szűrők mögött helyezkednek el és/vagy különböző diszkriminációs szint mellett üzemelnek, jeleiket pedig előerősítés után összegzik. A találmány szerinti mérőátalakító két vagy több félvezető detektorral rendelkezik, amelyeknek érzékeny térfogatát legalább a sugárzás irányából körülvevő szűrői anyaga és/vagy sűrűsége és/vagy vastagsága és/vagy a jeleikre vonatkozó diszkriminációs szintek különbözőek, és, hogy a detektorok jeleit önmagában ismert összegező szervvel rendelkeznek. A két detektor közül az egyiknek érzékeny térfogata 10—30 mm3, az őt körülvevő szűrő anyaga közepes rendszámú, például réz, amelynek rétegvastagsága 0,5—1,5 mm, és a jeleire vonatkozó diszkriminációs szint pedig 30-80 keV, míg a másik detektor érzékeny térfogata 30—100 mm3, és az azt körülvevő szűrő anyaga nagyobb rendszámú, például ólom, amelynek rétegvastagsága 4—6 mm, míg jeleire vonatkozó diszkriminációs szint pedig 60-150 keV. A mérőátalakító jeltovábbító kábellel műszerhez csatlakoztatható önálló szondaként van kialakítva, amelyet kis rendszámú anyagból készült burkolat zár körül, és amelyben a kisebb érzékeny térfogatú és kisebb rendszámú és/vagy sűrűségű és/vagy rétegvastagságú szűrővel ellátott detektor a másik detektor szűrőjének közvetlen közelében helyezkedik el. Ezen szonda tartalmazza a detektorok jeleit erősítő összegző és fonnáló áramköri elemeket is. A detektorok jeleit feszültségjellé alakító előerősítők eltérő visszacsatoló kapacitása alkotja az egyes detektorok jeleire vonatkozó eltérő diszkriminációs szintet, a közös jelformálást követő egységes diszkrimináláshoz. A találmányt egy kiviteli példa kapcsán rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra egy állandó térfogatú félvezető detektor jelszámának energiafüggését mutatja be különböző diszkriminációs szint alkalmazása esetén azonos dózisteljesítmény mellett, a 2. ábra a találmány szerinti mérőátalakító egy lehetséges kiviteli alakjának vázlatos hosszmetszete, a 3. ábra különböző, szűrőkészítésre alkalmas anyagok sugárzásáteresztő képességét mutatja a sugárzás energiájának függvényében a rétegvastagsággal, mint paraméterrel, a 4. ábra a találmány szerinti megválasztott érzékeny térfogatú két félvezetős detektor jelszámának energiafüggését mutatja szűrő alkalmazása nélkül és célszerűen választott szűrővel, valamint az utóbbiaknak megfelelő eredő energiamenetet is szemlélteti, és az 5. ábra a találmány szerinti mérőátalakító egy lehetséges kiviteli alakjának villamos kapcsolási rajza. A példaként bemutatott egy lehetséges kiviteli alak — mint a 2. és 5. ábrán látszik — két félvezető detektort tartalmaz, D1 és D2 detektort. Dj detektor érzékeny térfogata lényegesen kisebb, mint D2 detektoré (például Dj detektor térfogata 20 mm3, D2 detektoré 40 mm3). A Dj detektort a sugárzás irányából 1 szűrő veszi körül, amely közepes rendszámú és sűrűségű anyagból, például rézből készült, és vastagsága a 3. ábra segítségével úgy van megválasztva, hogy az adott érzékeny térfogatú Dj detektor jelszámát az 50 .. . 100 keV energia tartományban megközelítőleg energiafüggetlenné korrigálja (4. ábra F szakasz). Ez a vastagság példánknál 1 mm. A D2 detektor a sugárzás irányából nézve célszerűen a Dj detektor mögött helyezkedik el és 2 szűrővel van a sugárzás irányából takarva. A 2 szűrő nagy rendszámú anyagból, például ólomból készült, és rétegvastagsága úgy van megválasztva (lásd a 3. ábrát), hogy D2 a detektorral mért jelszám az energia növekedésével a 300-1500 keV tartományban ne csökkenő, hanem növekvő tendenciát.mutasson (4. ábra G görbe szakasz). Ez a vastagság példánknál 5 mm. A két detektor és a két szűrő elhelyezése olyan, hogy a Dj detektort érő sugárzást a nagy rendszámú anyagból készült 2 szűrő sem befolyásolja, ugyanakkor Dj detektor és a közepes rendszámú anyagból készült 1 szűrő árnyékoló hatása 2 szűrőjéhez képest D2 detektorra vonatkozóan elhanyagolható. A két detektor ugyanakkor egymás közvetlen közelében lévén gyakorlatilag ugyanazt a sugárzást méri. Az elrendezés gyakorlatilag biztosítja a dózisteljesítmény mérésekor rendszerint megkívánt 2 ír térszögű irány függetlenséget is. A példa szerinti mérőátalakító szondának van kialakítva, ez lehetővé teszi a mérést terepen, szűk helyeken egyaránt. A mérőátalakítót célszerűen vízmentes kivitelű, kis rendszámú anyagból, például alumíniumból készült 3 burkolat foglalja be és védi, amely tartalmazza a detektorokhoz célszerűen közel elhelyezett töltésérzékeny előerősítőket, jelformálót hordozó 4 panelt is. A szondát 5 jeltovábbító kábel köti a műszerhez, amely bármilyen megoldású jelfeldolgozó rendszer lehet. A 4 panel példaképpeni villamos kapcsolási rajzát az 5. ábra mutatja. A detektorok Rj, illetve R2 ellenállásokon át kapják tápfeszültségüket, és Cj, illetve C2 kondenzátorokon át csatlakoznak a töltésérzékeny Ej, illetve E2 előerősítőkre, amelyek a detektorokban a sugárzás hatására keletkezett töltés nagyságával arányos feszültségjelet állítanak elő a kimenetűkre. A kimenetijei amplitúdója ismert módon a C3 illetve C4 visszacsatoló kapacitással állítható be. Célszerűen a két visszacsatoló kondenzátor értéke különböző, így a C5 kondenzátoron át a közös J jelformálóban optimális jel/zaj viszony biztosításával formált jelek azonos diszkriminálása a Dj illetve D2 detektor jeleire nézve különböző diszkriminációs szintnek felelnek meg. Példánknál a Dj detektor 50 keV-os a D2 detektor 100 keV-os diszkriminációs szinttel dol5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
