Оптимизация и расчет быстродействующего канала гамма-датчика. Исследование многоканальных схем гамма-датчика

 

 

 

 

 

 

3. Фотоэлектронный умножитель R980

Таблица 2.2. Общие характеристики фотоэлектронного умножителя R980

Параметры		Описание/значение	Единицы измерения
Спектральная характеристика		От 300 до 650	нм
Максимальная длина волны		420	нм
Фотокатод	Материал	Sb-Rb-Cs	-
	Область минимальной эффективности	34	мм в диаметре
Материал окна		Боросиликатное стекло	-
Динод	Структура	Круговая решетка	-
	Число ступеней	10	-
База	R980	12-штыревой JEDEC No. B12-43	-
Разъем		E678-12A	-

 

 Таблица 2.3.Значения напряжения, тока и температуры для фотоэлектронного умножителя R980

Параметры		Значения	Единицы измерения
Напряжение питания	Между анодом и катодом	1250	В
	Между анодом и последним динодом	250	В
Средний ток на аноде		0.1	мА
Температура окружающей среды	R980	От -30 до +50	°С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.4. Характеристики фотоэлектронного умножителя R980 при рабочей температуре 25°С

Параметры		Min.	Typ.	Max.	Единицы измерения
Чувствительность катода	Свечение (2856 K)	70	100	-	µA/lm
	Излучение при 240 нм	-	90	-	mA/W
	Индекс чувствительности (CS 5-58)	9.0	11.5	-	-
Чувствительность анода	Свечение (2856 K)	10	35	-	A/lm
	Излучение при 240 нм	-	3.3*104	-	A/W
Набор		-	3.7*105	-	-
Теневой ток на аноде (после 30 мин  хранения в темноте)		-	3	5	nA
Время отклика	Время нарастания импульса на аноде	-	2.8	-	ns
	Время перехода электронов	-	40	-	ns

 

 

4. Защитный экран E989-03

 

• Диаметр ФЭУ - 28мм лобового типа
• Внутренний диаметр - 32 + / - 0,5 мм
• Толщина - 0,8 мм
• Длина - 120 + / - 1 мм
• Вес - 90 г

 

 

 

5. Масло иммерсионное

 

Для обеспечения оптического соединения сцинтиллятора ПС-Н2 с ФЭУ R980 используется иммерсионное масло.

• Показатель преломления: n_d = 1.515±0.002
• n_g – n_c = 0.0106±0.0003
• Температура:  t° 20° C±2°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Исследование ВАХ СБ ГД РДК

2.2.1 Определение влияния на ВАХ  объема сцинтиллятора без использования  коллиматора

  На данном этапе работы проводились исследования с использованием источника ОСГИ Cs-137 и сцинтилляторов ПС-Н2 без использования коллиматора. Все испытания проводились на одном расстоянии от центра сцинтиллятора до источника, которое составляет 640мм.

  Исследования проводились  для сцинтилляторов различной  длины L=50, 100, 200мм.

 

 

Таблица 2.5. Влияния на ВАХ объема сцинтиллятора без использования коллиматора

Характеристики	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=50мм	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=100мм	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=200мм
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmin, нс	-4.2	-1.2	363*10-3
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmах, нс	91.5	27.4	46.9
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmеаn, нс	7.8	9.4	10.2
Длительность импульса на 10% амплитуды tmean, нс	25.9	31.2	33.8

 

 

График 2.1. Зависимость длительности импульса на 50% амплитуды от длины сцинтиллятора ПС-Н2 без использования коллиматора.

2.2.2 Определение влияния на ВАХ  объема сцинтиллятора с использованием  коллиматора

 

  В данном разделе представлены результаты исследований с использованием источника ОСГИ Cs-137 и сцинтилляторов ПС-Н2 с использованием круглой коллимационной головки с диаметром отверстия d=18мм. Все испытания проводились на одном расстоянии от центра сцинтиллятора до источника, которое составляет 640мм.

 Исследования проводились для сцинтилляторов различной длины L=50, 100, 200мм.

 

 

Таблица 2.6. Влияния на ВАХ объема сцинтиллятора с использованием коллиматора

Характеристики	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=50мм	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=100мм	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=200мм
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmin, нс	-6.9	-7.6	-6.5
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmах, нс	151.4	108.4	101.7
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmеаn, нс	4.6	5.4	6
Длительность импульса на 10% амплитуды tmean, нс	15.3	17.9	19.9

 

 

График 2.2. Зависимость длительности импульса на 50% амплитуды от длины сцинтиллятора ПС-Н2 с использованием коллиматора.

2.3 Определение влияния на ВАХ материалов отражателя

2.3.1 Определение влияния на ВАХ материалов отражателя без использования коллиматора

 

  В  качестве отражателя были использованы: алюминиевая фольга, белая писчая  бумага SvetoCopy, черная фотобумага, фум-лента. Влияние отражателей проверялось для всех длин имеющихся сцинтилляторов L=50, 100, 200мм без коллиматора. Источник ОСГИ Cs-137 находился на одинаковом расстоянии от центра сцинтилляторов 640мм.

 

 

Таблица 2.7. Влияния на ВАХ материалов отражателя без использования коллиматора для сцинтиллятора ПС-Н2 длиной L=50мм

Характеристики	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=50 мм Без коллиматора
	Без отражателя	Отражатель фольга	Отражатель белая писчая бумага	Отражатель черная фотобумага	Отражатель фум-лента
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmin, нс	-4.2	-2	-5	-2.2	-2.1
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmах, нс	91.5	27.2	79.5	54.2	72.4
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmеаn, нс	7.8	9.2	9	8.5	9
Длительность импульса на 10% амплитуды tmean, нс	25.9	30.5	29.9	28.2	29.9

 

 

Таблица 2.8. Влияния на ВАХ материалов отражателя без использования коллиматора для сцинтиллятора ПС-Н2 длиной L=100мм

Характеристики	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=100 мм Без коллиматора
	Без отражателя	Отражатель фольга	Отражатель белая писчая бумага	Отражатель черная фотобумага	Отражатель фум-лента
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmin, нс	-1.2	-438*10-3	148*10-3	-3	492*10-3
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmах, нс	27.4	26.3	43.3	99.9	24.9
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmеаn, нс	9.4	9.6	9.5	8.8	9.7
Длительность импульса на 10% амплитуды tmean, нс	31.2	31.9	31.5	29.2	32.2

 

 

 

 

Таблица 2.9. Влияния на ВАХ материалов отражателя без использования коллиматора для сцинтиллятора ПС-Н2 длиной L=200мм

Характеристики	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=200 мм Без коллиматора
	Без отражателя	Отражатель фольга	Отражатель белая писчая бумага	Отражатель черная фотобумага	Отражатель фум-лента
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmin, нс	363*10-3	1.3	6.6	-92*10-3	6.2
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmах, нс	46.9	24.9	23.4	102.6	28.2
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmеаn, нс	10.2	10.4	10.4	9.7	10.6
Длительность импульса на 10% амплитуды tmean, нс	33.9	34.5	34.5	32.2	35.2

 

 

2.3.2 Определение влияния на ВАХ материалов отражателя с использованием коллиматора

 

  В  качестве отражателя были использованы: алюминиевая фольга, белая писчая  бумага SvetoCopy, черная фотобумага, фум-лента. Влияние отражателей проверялось для всех длин имеющихся сцинтилляторов L=50, 100, 200мм с использованием коллимационной головки с диаметром отверстия d=18мм. Источник ОСГИ Cs-137 находился на одинаковом расстоянии от центра сцинтилляторов 640мм.

 

 

Таблица 2.10. Влияния на ВАХ материалов отражателя с использованием коллимационной головки с диаметром отверстия d=18мм для сцинтиллятора ПС-Н2 длинной L=50мм

Характеристики	Сцинтиллятор ПС-Н2 длиной L=50 мм С коллиматором
	Без отражателя	Отражатель фольга	Отражатель белая писчая бумага	Отражатель черная фотобумага	Отражатель фум-лента
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmin, нс	-6.9	-5.1	-3.4	-3.3	-4
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmах, нс	151.4	126.8	121.4	162.4	116.2
Длительность импульса на 50% амплитуды  tmеаn, нс	4.6	5.5	5.9	5.5	5.9
Длительность импульса на 10% амплитуды tmean, нс	15.3	18.2	19.6	18.2	19.6