Цифровой метод n-Υ разделения в условиях сверхвысоких загрузок тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

Прокуронов Михаил Васильевич

ЦИФРОВОЙ МЕТОД П-у РАЗДЕЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СВЕРХВЫСОКИХ ЗАГРУЗОК.

Специальность 01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2009

003464243

Диссертация выполнена в «Научно-исследовательском институте импульсной техники» и в ГНЦ РФ «Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И.Алиханоза».

Научный руководитель: доктор технических наук, старший научный сотрудник Севастьянов Василий Дементьевич, ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений», Московская область, Солнечногорский район, п/о Менделеево.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук Трыков Лев

Алексеевич, ГНЦ РФ «Физико-энергетический институт», г. Обнинск.

кандидат технических наук Баранов Виктор Васильевич, ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики», г.Москва

Ведущая организация: ГНЦ РФ «Троицкий институт инновационных и

термоядерных исследований». г.Троицк.

Защита состоится « 25 » марта 2009года в 17°° часов на заседании диссертационного Совета Д 212.130.07 в Московском инженерно-физическом институте (государственном университете) по адресу: 115409, г. Москва, Каширское шоссе, д.31, аудитория 406 главного корпуса, т. 323-91-67,323-95-26.

Автореферат разослан « 24 » февраля 2009года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор

С.Е. Улин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Сегодня по-прежнему весьма актуальной проблемой в экспериментальной физике является измерение спектральных, дозовых и временных характеристик смешанных гамма-нейтронных (п,у-) полей. Эта актуальность подтверждается и принятой программой развития ядерной энергетики в нашей стране. С подобной задачей приходиться сталкиваться в процессе всего технологического цикла работ с делящимися материалами (ДМ) от обогащения и изготовления материалов и изделий из ДМ, далее при эксплуатации АЭС и судов с ядерными реакторами, и затем при выгрузке, транспортировке, переработке и хранении облученного ядерного топлива. Такие измерения проводятся при пассивном и активном контроле ДМ, а именно при определении наличия, массы, изотопного состава ДМ. Измерения характеристик смешанных п,у- полей проводятся при исследованиях на нейтронных генераторах, при работах с.электро-физическими и радионуклидными источниками излучений. С такими измерениями связаны и исследования при изучении процессов в термоядерной плазме.

Традиционно для идентификации п,у-частиц и измерения спектральных и временных характеристик смешанных полей используются сцинтилляционные детекторы с дальнейшей аналоговой обработкой сигналов. Идентификация частиц по форме импульса основана на том, что для органических монокристаллов стильбена, паратерфинила и некоторых жидких сцинтилляторов форма сцин-тилляционного импульса существенно зависит от удельных ионизационных потерь и различна для протонов отдачи и комптоновских электронов. Аналоговые системы позволяют проводить идентификацию нейтронов и у-квантов при нижнем энергетическом пороге от -0.3 МэВ, при загрузке до ~105 имп/с, коэффициент блокировки фона гамма-квантов может достигать ~103 при пороге ~0.5 МэВ и при загрузке до ~103 имп/с. Однако во многих задачах измерения параметров смешанных п,у- полей требуются системы идентификации, обладающие более высокими параметрами. Так, при активном импульсном контроле, когда деление ДМ вызывается излучением внешнего источника, например импульсного нейтронного генератора, загрузка детектора является переменной, быстро меняющейся, и ее величина может достигать ~106-107 имп/с. В этом случае необходимым условием малой вероятности ложного контроля является режекция наложенных импульсов. В тоже время, для улучшения статистики зарегистрированных частиц, количество отбрасываемых импульсов должно быть минимально. При спектрометрии и дозиметрии, из-за преобладания мягкой компоненты во многих энергетических распределениях, величина нижнего энергетического порога идентификации, которую обеспечивают аналоговые системы, недостаточна. Для всех этих задач измерения важным является уменьшение вероятности ложного определения типа частицы, особенно при больших загрузках и малых энергиях регистрируемого излучения.

В настоящее время на основе достижений цифровых технологий регистрации и обработки сигналов оказалось возможным разработать цифровой метод идентификации частиц по форме импульса, который обладает более высокими характеристиками, чем аналоговые методы. Основной операцией этого метода является преобразование при помощи АЦП аналогового сигнала детектора, непосредственно с анода ФЭУ, в цифровой массив данных без потери, содержащейся в нем информации. Исходя из значения постоянной быстрой компоненты высвечивания стильбе на (~5 не.), ширина на полувысоте импульса ФЭУ также должно быть не хуже то.5~5 не. ФЭУ с таким высокими временными параметрами позволяет преобразовать сцинтилляционный импульс в короткий токовый импульс с наименьшими искажениями в передаче временной формы импульса, без интегрирования быстрой компоненты сцинтилляционного импульса и наложения ее на медленную. Ток медленной компоненты представляет собой последовательность импульсов, вызванных регистрацией отдельных световых фотонов высвечиваемых сцинтиллятором. При этом ФЭУ должен регистрировать и разрешать во времени одноэлектронные импульсы, вызванные отдельными фотонами медленной компоненты. Из полученных цифровых значений импульса тока детектора, используя оптимальные алгоритмы, можно получить информацию о типе частицы, энергии, временных параметрах импульса.

Цель диссертационной работы.

1. Разработка метода цифровой идентификации нейтронов и у-квантов по форме импульса с использованием сцинтилляционного детектора со стильбе-ном, имеющего короткий токовый импульс с длительностью т<н~10 не для решения задач активного и пассивного контроля ДМ, спектрометрии и дозиметрии смешанных п,у- полей в области ядерной энергетики и при исследованиях процессов в термоядерной плазме.

2. Разработка оптимальных алгоритмов идентификации, режекции импульсов, селекции и сортировки событий по критерию определения типа частицы с целью увеличения до десяти раз по сравнению с аналоговыми методами коэффициента блокировки фона у-квантов и загрузки детектора (до ~106 имп/с.) и уменьшения нижнего энергетического порога идентификации в два-три раза до 100-150 кэВ(по поглощенной энергии протонов отдачи(2у).

3. Проведение экспериментальных исследований метода цифровой идентификации нейтронов и у-квантов с целью определения предельных значений коэффициента блокировки фона у-квантов и эффективности идентификации нейтронов при высокой загрузке детектора на основе стильбена до ~106 имп./с в широком энергетическом диапазоне, при малом значении нижнего энергетического порога от 5 кэВ по энергии электронов^.

Научная новизна: В диссертации впервые получены следующие результаты:

1. Предложен и реализован новый метод цифрового анализа экспериментальных МаССИВОВ КОРОТКИХ ТОКОВЫХ ИМПУЛЬСОВ ( Го5~10 не) сцинтилляционно-го детектора для идентификации нейтронов и у-квантов по форме импульса. Особенностью этого метода является использование коротких токовых импульсов сцинтилляционного детектора и быстродействующего АЦП с частотой дискретизации I ГГц, что позволило разработать оптимальные алгоритмы цифрового анализа. В результате значения коэффициента блокировки у-квантов и загрузки детектора удалось увеличить в десять раз по сравнению с аналоговыми методами, а значение нижнего энергетического порога уменьшить в два раза.

2. Разработаны и исследованы на экспериментальных массивах импульсов детектора оригинальные алгоритмы идентификации частиц по форме импульса, режекции наложений, алгоритм селекции и сортировки событий по критерию определения типа частицы. Алгоритм идентификации частиц по форме импульса обладает максимальным значением коэффициента блокировки у-квантов при заданном фиксированном значении эффективности идентификации нейтронов среди всех известных методов идентификации частиц по форме импульса. В алгоритме режекции наложений значение тока наложенного импульса заменяется нулевым значением и скорректированная таким образом функция тока детектора используется для идентификации типа частицы, что позволяет сократить количество исключаемых из анализа импульсов. Алгоритм селекции и сортировки событий по критерию определения типа частицы, позволяет увеличить коэффициент блокировки у-квантов до —10 раз при отбрасывании ~ 5-10% зарегистрированных импульсов.

3. В результате экспериментальных исследований были получены предельные значения параметров (коэффициент блокировки у-квантов, нижний энергетический порог) метода цифровой идентификации при регистрации нейтронов и у-квантов сцинтилляционным детектором при высокой загрузке до ~106импУс и в широком энергетическом диапазопе, при малом значении нижнего энергетического порога от 5 кэВ(Ее). Полученные значения коэффициента блокировки у-квантов и загрузки детектора превышают значения аналогичных параметров аналоговых систем примерно в десять раз, а значение нижнего энергетического порога меньше в 2 раза, чем у аналоговых систем. Параметры идентификации в энергетическом диапазоне -30-600 кэВ(Е^ составили: коэффициент блокировки у-квантов при загрузке ~1.5-105-5-105 имп./с, эффективность идентификации нейтронов превысила -0.9 при загрузке 7.5-105 импУс. Для энергии ~10 кэВ^У значения коэффициента блокировки у-квантов и эффективности идентификации нейтронов составили соответственно ~300 и -0.75.

Практическая значимость. Полученные в диссертации результаты расширили возможности метода идентификации нейтронов и у-квантов по форме

импульса. Это позволило, используя результаты диссертации, разработать совместно с ООО „Центр АЦП" макетный образец спектрометра-дозиметра смешанного л,у-излучения с цифровой идентификацией частиц по форме импульса. Прибор выполнен на основе сцинтилдяционного кристалла стильбена и устройства регистрации и сбора сигналов ЛА-нШБВ разработки ООО „Центр АЦП". Помимо высоких параметров п,у-разделения и спектрометрических характеристик, этот прибор обладает высокой стабильностью метрологических характеристик за счет использования цифровых систем регистрации и обработки сигналов, что позволяет использовать его в технологическом контроле при различных работах с ДМ.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

1. Метод цифровой идентификации п,у-квантов по форме импульса сцин-тилляционного детектора со стильбеном, при длительности короткого токового импульса быстрой компоненты 0 не, и с разрешением во времени одно-электронных импульсов, вызванных отдельными фотонами медленной компоненты.

2. Алгоритмы идентификации частиц по форме импульса, режекции наложений, алгоритм селекции и сортировки событий по критерию определения типа частицы. Алгоритм идентификации частиц по форме импульса обладает максимальным значением коэффициента блокировки у-квантов при заданном фиксированном значении эффективности идентификации нейтронов среди всех известных методов идентификации частиц по форме импульса. В алгоритме режекции наложений значение тока наложенного импульса заменяется нулевым значением и скорректированная таким образом функция тока детектора используется для идентификации типа частицы, что позволяет сократить количество исключаемых из анализа импульсов. Алгоритм селекции и сортировки событий по критерию определения типа частицы, позволяет увеличить коэффициент блокировки у-квантов до -10 раз при отбрасывании ~ 5-10% зарегистрированных импульсов.

3.Результаты экспериментальных исследований предельных значений параметров разработанного метода цифровой идентификации при регистрации нейтронов и у-квантов импульсного смешанного поля. Полученные значения коэффициента блокировки у-квантов и загрузки детектора превышают значения аналогичных параметров аналоговых систем в десять раз, а значение нижнего энергетического порога меньше в 2 раза, чем у аналоговых систем.

Вклад автора. Изложенные в работе результаты получены автором лично или в соавторстве при его участии.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались в 20002007гг. на 5 научных конференциях:

Вторая международная конференции „Учет, контроль и физическая защита

ядерных материалов" 22-26 мая 2000 г, Обнинск, Россия;

Научная конференции „Датчики и системы". 15-16 мая 2006 г, Москва, Россия;

Научная сессия МИФИ-2006. Москва. 23-27 января 2006г; IX Российской научной конференции „Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях". 24-26 октября 2006 г, Обнинск, Россия; Отраслевой Семинар «Аппаратурное обеспечение ядерной и радиационной безопасности объектов Росатома». Россия, г. Москва, ФГУП «НИЦ «СНИИП» 18-19 апреля 2007 г.

Макетный образец спектрометра-дозиметра демонстрировался на выставках-ярмарках, устраиваемых „Росатомом", „АЭС-2006" , „ Атомэко-2007" и „ Атомэко-2008". Были проведены тестовые измерения этим прибором смешанных п,у-полей в РНЦ «Курчатовский институт».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, из них три в журнале „ Приборы и техника эксперимента".

Струкгура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, из 52 наименований. Основная часть работы изложена на 126 страницах, содержит 38 рисунков, 11 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется цель и задачи исследований, показывается научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе „Основные принципы построения детектирующих систем для цифровой регистрации и идентификации нейтронов и гамма-квантов" проведён анализ возможностей идентификации п,у-частиц сцинтил-ляционными с использованием аналого-цифровых преобразователей и вычислительных комплексов. Методики идентификации ионизирующих излучений по форме сцинтилляционного импульса основаны на том, что для органических монокристаллов(стильбен, паратерфинил) и жидких сцинтилляторов форма импульсов радиолюминесценции характеризуется наличием двух компонент, высвечивание которых затухает в е раз за время порядка~10'9-10 и~10'7с. соответственно. Быстрая компонента имеет экспоненциальный спад и слабо зависит от удельных ионизационных потерь. Форма и интенсивность медленной компоненты существенно зависят от удельных ионизационных потерь. При этом соотношение между зарядом от быстрой компоненты и полного заряда состав-ляет~0.5 - 0.6 для протонов и ~0.8-0.85 для электронов.

Одним из главных вопросов, обсуждаемых в главе 1, является анализ возможностей идентификации п,у-частиц по форме импульса сцинтилляцион-ными детекторами с использованием аналого-цифровых преобразователей и вычислительных комплексов. Под методом цифровой идентификацией типа частиц по форме импульса понимается процесс преобразования в цифровую форму при помощи АЦП токового импульса ФЭУ, вызванного регистрацией

частицы, с последующей обработкой цифрового массива по определенному алгоритму для определения типа зарегистрированной частицы. Детектор для проведения цифровой идентификации выполнен на основе органического сцинти-лятора стильбена и ФЭУ с высоким временным и амплитудным разрешением. Исходя из значения постоянной быстрой компоненты высвечивания сцинтил-лятора (~5нс.), ширина на полувысоте импульса ФЭУ также должно быть не хуже То^^бнс. ФЭУ с таким высоким временным разрешением позволяет преобразовать сцинтилляционный импульс в токовый импульс ФЭУ с наименьшими искажениями в передаче временной формы импульса, без интегрирования быстрой компоненты и наложения ее на медленную. При этом ФЭУ будет регистрировать, и разрешать во времени одноэлектронные импульсы, вызванные отдельными фотонами медленной компоненты. Для таких импульсов ФЭУ, а также для импульса быстрой компоненты длительность фронта будет составлять ~2.5-5 не. Исходя, из длительности фронта импульса минимальная частота дискретизации АЦП должна составлять —0.5-1 ГГц.

Рис.1. Импульсы тока быстрой компоненты при энергиях 10, 15, 500, 750 кэВ(1У и одноэлектронный импульс, а также значения отношения е1(Е) амплитуды импульса тока быстрой компоненты к среднему значению амплитуды ток одноэлектронного импульса в детекторе на основе стильбена.

Была проведена оценка величины разрядности АЦП для цифровой идентификации частиц по форме импульса. Основой для такой оценки являлись соотношение между амплитудой импульса ФЭУ от быстрой компоненты сцин-тилляционного импульса е1(Е) и амплитудой одноэлектронного импульса 1е, а также динамический диапазон энергий регистрируемого излучения. На рисунке 1 показаны расчетные импульсы тока быстрой компоненты при энергиях 10,15, 500,750 кэВ(Ее) и одноэлектронный импульс, а также значения отношения е1(Е)

Рис.2. Зависимости тока детектора на основе стильбена и ФЭУ Н116095 от времени ^(А), и Л(ь)2, зарегистрированные соответственно в первом и втором каналах осциллографа.

амплитуды импульса тока быстрой компоненты к среднему значению амплитуды тока одноэлектронного импульса в детекторе на основе стильбена. В диапазоне энергий регистрируемого излучения - 10-500 кэВ(Ее) (динамический диапазон равен пятидесяти) при длительности импульса сцинтилляционного детектора тог40 не для осуществления цифровой идентификации необходим АЦП с частотой дискретизации -0.5-1 ГГц и разрядностью 12 бит.

Был проведен обзор параметров быстродействующих современных АЦП и ПЛИС по информации с сайтов разработчиков этих изделий. Следует отметить, что уже выпускаются двенадцати и четырнадцати разрядные АЦП с частотой дискретизации 500 МГц и 400 МГц, однако устройства сбора и регистрации сигналов на основе этих АЦП пока не разработано. Поэтому для осуществления цифровой идентификации типа частиц по форме импульса предлагается использовать разработанные устройства сбора и регистрации сигналов на основе двух АЦП с частотой дискретизации 1 ГГц и разрешением 8 бит. Д ля увеличения динамического диапазона регистрации амплитуд входного сигнала, импульс детектора подается одновременно на два канала устройства, с разной чувствительностью, с дальнейшим объединением цифровых сигналов первого и второго каналов в один. Это обеспечивает регистрацию и идентификацию нейтронов и у-квантов в динамическом диапазоне энершей равном ~50. На рисунке 2 изображены зависимости тока детектора на основе стильбена и ФЭУ НЯ6095 от времени А(Ь) 1 и зарегистрированные соответственно в первом и втором каналах цифрового осциллографа, чувствительность каналов отличаются на два порядка. На осциллограмме А^^ имеются импульсы, вызванные высвечиванием отдельных фотонов медленной компоненты сцинтилляционного импульса.

Вторая глава „Математические модели и методы цифровой идентификации частиц" посвящена разработанным автором математическим методам и алгоритмам цифровой идентификации частиц. В математической модели цифровой идентификации используется физическое предположение о том, что компоненты заряда дь создаваемые в анодной цепи ФЭУ за время Д/, при регистрации частицы, являются независимыми случайными величинами с дисперсией Од, (д1 -среднее значение). При определении типа зарегистрированной частицы анализируется сумма произведений компонент заряда, создаваемых в

V

анодной цепи ФЭУ, на определенные коэффициенты- 5 = ]Г рд,, Ы- общее количество временных интервалов, на которых проводиться идентификация, т.е. NAí¡ - временной интервал идентификации. За счет разницы в форме сцинтилляционного импульса при регистрации п,у-частиц удается подобрать такие коэффициенты р„ при которых среднее значение величины Я при регистрации у-квантов будет меньше нуля: 8Г<0, а среднее значение величины Б, при регист-

рации нейтронов будет больше нуля:5„ > 0. Соответственно, если S < 0, то зарегистрированная частица идентифицируется как у-квант, если S > 0, то, как нейтрон.

Одной из главных задач метода цифровой идентификации частиц является определение коэффициентов в сумме S, которые обеспечивают максимальные значения коэффициентов блокировки фона у-квантов (Квл) и эффективности идентификации нейтронов (е). Задавая значение величины г, что эквивалентно неравенству DSJS? < а (DSr, DSr дисперсии величин Sr и S„) коэффи-

ып

диенты ри в сумме S-^p^q,, которые соответствуют максимальному значе-

м

нию Кбл, находятся из условия минимума относительной дисперсии: K2 = DSrl~S*, и при ограничении DSJS? <а, Щ<0, 0.

Рисунок 3 является графической иллюстрацией этого метода определения коэффициентов ри. На этом рисунке сплошной линией показано дифференциальное распределение случайной величины S, полученное при регистрации детектором на основе стильбена и ФЭУ-184 у-квантов и альфа(а)-частиц радиоактивных источников mCs и 241 Am с использованием коэффициентов ри. Форма импульса от a-частиц близка к форме импульса от нейтронов. Распределение S является суммой распределений Sy и S(l, вызванных регистрацией у-квантов и (х-частиц. Распределение Sy лежит на отрицательной полуоси S, a Sa на положительной. Для распределения Sa можно указать среднее значение Scpa и ширину на полувысоте распределения DScpa (средне-квадратичное значение). Распределение S имеет пик комптоновских электронов, на котором также можно указать среднее значение Scpg и ширину на полувысоте DScpg. На рисунке 3 величинам DS, и DSr соответствуют величины DScpa и DScpg, а величинам S„ и S"/ средние значения Scpa и Scpg. Тогда критерий К2 запишется в виде К2 = D1Sípg/S2CK ,при ограничениях tíS^fS2cpa<a,Scpg<0,Scfa>G

Для нахождения минимума критерия К2 = K2(pk) (pt- вектор коэффициентов с компонентами рн, i—I,N), при ограничениях, наложенных на вектор коэффициентов ркнеравенствами DSjlT^ <а, Тг<0, У„>0, использовалась программа, основанная на методе ,JSUAÍT" Фиако и Маккормика. В этом методе задача с ограничениями сводится к задаче нахождения минимума без ограничений со штрафными функциями, т.е. находятся коэффициенты ри, которые обеспечивают минимум критерия К2.

Для вычисления минимума критерия К2 и коэффициентов ри было получено выражение для относительной дисперсии величины Sr(SH):

DS а 5>Я

=+——(—тг-), где As - спектрометрическая постоянная; Ro - собст-

Srt")

венное разрешение детектора; щ- вероятностям высвечивания фотонов в сцин-тилляторе за интервалы времени [(¡, (,+/]. Величины КонАя характеризуют коэффициент светосбора в детекторе и спектрометрические параметры ФЭУ

альфа -141 Ат

Рис.З. Дифференциальное распределение случайных величин Я, н Sa, полученные при регистрации детектором на основе стильбена и ФЭУ-184 у-квантов (137Cs) и а-чаегиц (24,Аш). Штрихпунктирной линией показано распределение, полученные с использованием коэффициентов ры = ры( t¡), сплошной линией -распределение, с использованием ptí =рь{ t¡).

В методе оптимального фильтра коэффициенты в сумме 5 находятся при минимизации критерия Kl: АГ1 = (DS,+DSr) / (Sr - S„ )2. Коэффициенты оптималь-

/-Ч

ного фильтра ры в сумме S = £ Poflt > выражаются через средние значения ком-

¿»1

понент зарвда, полученных при регистрации у-квантов и нейтронов д~, Ра = На этом рисунке штрихпункгирной линией показано диф-

ференциальное распределение случайной величины S, полученное с использованием коэффициентов оптимального фильтра. Из величин Sepa, DScpm Scpg> DScpg. можно получить критерий разрешения К1, который определяет величину ошибок при идентификации типа частицы.

Для вычисления величин Км и е при фиксированной поглощенной энер-

1

гии удобно определить: х = -и xN =

Г~Г~

',= -— и XN --

wsr

-=5- тогда -Кш =

_2 «и--;

*н

е- jç>(x)dx. ç{x)-плотность нормального распределения. При этом предполагается, что случайная величина S, при фиксированной поглощенной энергии, имеет нормальное распределение.

Распределение, изображенное на рис.3 сплошной линией, полученное с использованием коэффициентов ри смещено относительно распределе-ния(штрихпунктирная линия) с коэффициентами оптимального фильтра ры в сторону отрицательных значений оси S. Это вызвано тем, что при вычислении коэффициентов pu = puOi) ограничение DSaJSa «х, выбрано таким образом, что при идентификации эти коэффициенты обеспечивают несколько меньшую эффективность идентификации нейтронов и больший коэффициент блокировки у-квантов, чем при использовании коэффициентов р^, что и отражено на рисунке 3 в виде смещения 1фивых.

Другой, весьма важной задачей математической обработки цифровых массивов импульсов сщштшшяционных и детекторов является поиск максимумов импульсов, соответствующих регистрации в детекторах отдельных протонов отдачи и комптоновскнх электронов. Поиск и определение максимумов (экстремумов) временной зависимости тока детектора A(ti). проводилось цифровой корреляционной фильтрацией. В качестве фильтра применялась функция Гаусса Анализировалась зависимость от времени корреляционной функции £)(/,). Использованный алгоритм цифровой фильтрации выражается следующими формулами:

1 1 Г-Д/

Ai) - Ё (4i* о ; S(Q = (—4-) * £ A{t,+Г) ;

<т*у!ЪГ 2* M г=_л,

ЛА(/,) =; где A(t,) - зависимость тока детектора от времени; M -дискретная величина полуинтервала суммирования, равная, с точностью до целого значения, временному разрешению детектора т„, ; а = т0 , /2.36 ; г - переменная суммирования, принимающая значения из интервала (-г05 ,т0 5+1,.., г0 5 -1, т0 5); i=l, N- количество временных интервалов на котором проводится процесс поиска максимума, и так как частота дискретизации АЦП составляла 1ГГц(период 1нс), то ts=l, în=N; S(î,) - среднее значение A(t,) в интервале (4 -M, U + M); M(t,)- среднеквадратичное отклонение мгновенного, в момент времени /¡, значения тока детектора А(0 от его среднего значения S(ti) в интервале (ii-M, ti+M). В этом алгоритме важной постоянной является величина к. При поиске пиков во временной зависимости сигнала с детектора, величина к определяет порог их обнаружения над средним уровнем тока. Этот алгоритм обеспечивал совпадение во времени максимумов функций A(l,) и £>(/,) с погрешностью ~l/f, f-частота дискретизации АЦП.

В третьей главе „Разработка, экспериментальное и расчетное исследование метода цифровой идентификации сцинтилляцяонным детектором нейтронов и гамма-квантов но форме импульса" описываются результаты разработки и исследований метода цифровой идентификации п,у-частиц по форме импульса и макетов детектирующих устройств, основанных на этом методе. Эти исследования проводились с тремя типами сцинтилляционных детекторов. Первые два типа, это детекторы на основе ФЭУ- 184 и сцинтилляторов: стильбена 063*30 мм и жидкого сцинтиллятора LS-13. В третьем типе детектора использовался монокристалл стильбена 030x10 мм и фотоэлектронный умножитель Hamamatsu R6095(HR6095) с диаметром фотокатода 28 мм и высокими временным, То.5 ~ 4 не, и энергетическим, -10% (57Со, NaI(Tl)), разрешениями. Измерения проводились в двух энергетических диапазонах: -30-800 кэВ(£у и -2-35 кэВ(EJ. Детекторами регистрировалось излучение у-квантов (источники: ^Со, U7Cs, шВа, 241Аш.), конверсионных электронов (u Cs), ней-

AM « __ЧГМ

тронов ( Cf) и а-частиц ( Am). При регистрации нейтронов источника Cf детектор, для защиты от сопутствующих у-квантов, со всех сторон окружался свинцом толщиной от 10 до 20см. В качестве моноэнергетического излучения нейтронов использовалось излучение статического нейтронного генератора с энергиями 2.5МэВ и 14.5МэВ. Детектором на основе ФЭУ НК6095регистрировалось излучение импульсного генератора нейтронов с энергией 2.5 МэВ, работавшего в частотном режиме.

На момент проведения экспериментов отсутствовали устройства регистрации и сбора сигналов на основе быстродействующих АЦП, поэтому для регистрации импульсов с детекторов использовались цифровые осциллографы „Tektronix 2014й и „Tektronix 3014" с полосой пропускания 100 МГц, частотой взятия выборок 1 ГГц и разрядностью 8 бит и 9 бит, для модели 3014. Для увеличения динамического диапазона регистрируемых сигналов, импульс детектора подавался одновременно на два канала осциллографа с общим сопротивлением нагрузки 50 Ом, чувствительность каналов отличалась на два порядка. На рисунке 4 изображена, объединенная по двум каналам, осциллограмма тока детектора, полученная при регистрации у-кванта изотопа шВа в энергетическом диапазоне 2-35 кэВ(E¿). На осциллограмме видны импульсы, вызванные регистрацией отдельных фотонов быстрой и медленной компонент.

При выполнении процедуры поиска экстремумов в энергетическом диапазоне 2-35 кэВ(Ее) определяются максимумы как импульсов, соответствующих быстрой компоненте токового сигнала, так и отдельных фотонов медленной компоненты. Определить источник появления импульса можно по значению ширины на полувысоте импульса fa. На рисунке 5. показаны дифференциальные распределения случайной величины t0.s, полученные при регистрации детектором на основе стильбена и ФЭУ HR6095 у-квантов в энергетических диапазонах 2-35 и 30-600 кзВ(Е,). Распределение в энергетическом диапазоне 30-600 кэВ имеет один максимум, который соответствует быстрой

.1 даДзД," 1ммШ,,,

О 60 100 150 2С0 293 300 ЭбО 400 450 500

1>е

Рис.4. Объединенная зависимость тока детектора на основе стильбена и ФЭУ НЯ6095 от времени Л(Ь) и соответствующая ей корреляционная функция ДА), полученные тш регистрации у-квантов источникаВа.

Рис.5.Дифференциальные распределения случайной величин полученные при регистрации детектором на основе стильбена и ФЭУ НШ5095 у-квантов в энергетических диапазонах 2-35 и 30-600 кэВ(2у.

компоненте токового сигнала ФЭУ. В области 2-35 дифференциальное распределение случайной величины /0.з имеет два максимума: первый, 3-5 не, определяется одноэлектроиными импульсами от фотонов медленной компоненты и шумами Ф.Э.У., а второй, ЬшгЯ-З не, связан с быстрой компонентой. Регистрации у-кванта (нейтрона) соответствует появление импульса быстрой компоненты. Можно предположить, что импульсы с /<п<5 не образуются при регистрации только фотонов медленной компоненты, и не учитывать их при поиске экстремумов. Таким образом, для энергетического диапазона 2-35 кэВ(Ее) использовался алгоритм поиска экстремумов в совокупности с анализом полуширины импульса, что позволило находить максимумы импульсов только от быстрой компоненты и не учитывать максимумы импульсов, связанных с фотонами медленной компоненты.

При определении импульсных характеристик и выполнении алгоритма цифровой идентификации проводился поиск и определение максимумов временной зависимости тока детектора А(ф. При определении типа частицы, т.е.

я

ввычислении суммы 5 = по значению времени,

м

соответствующему максимуму функции проводилась временная привязка зависимости тока детектора и коэффициентов^/^. На рисунке 6 приведены импульсные характеристики Щ;,) в логарифмическом масштабе детектора на основе стильбена и ФЭУ Ш16095, полученные при регистрации

Рис.6. Импульсные характеристики детектора на основе сгильбена и ФЭУ НЛ6095, нормированные на единицу, полученные при регистрации у-квантов(шСз) и нейтронов (^С!) в энергетическом диапазоне 30-800 кэВ(2у.

Рис.7. Зависимости коэффициентов PtiOi) и Pai(tî) в сумме S от времени, полученные при регистрации детектором на основе сгильбена и ФЭУ HR6095 у-квантов изотопа ,37Cs и нейтронов изотопа 252Cf в энергетическом диапазоне 30-800 toB(EJ.

у-квантов от изотопа шСз и нейтронов от изотопа 2ИСГ в энергетическом диапазоне 30-800 кэВ(е.е). Импульсная характеристика вычислялась как среднее по массиву импульсов тока детектора, вызванных регистрацией частиц определенного типа. Соотношение между быстрой и медленной компонентами заряда для нейтронов и у-квантов различно. Ширина на полувысоте импульсной характеристики составило г05= 8.5 не и гв5= 10.5 не соответственно для энергетических диапазонов 2-35 и 30-800 кэВ^Е^). По импульсным характеристикам были рассчитаны, с временным шагом 1нс, зависимости коэффициентов и РыО) в сумме 5 от времени, представленные на рисунке 7.

При составлении суммы 8, помимо определения коэффициентов рцо/О^ требуется выбрать оптимальный временной интервал на котором выполняется алгоритм идентификации. В условиях большой и переменной загрузки детектора представляется целесообразным длительность интервала Тц сделать переменной, равной длительности интервала между максимумами зарегистрированных импульсов, подлежащих идентификации. Но при этом для величины Гд? выполняется: 500нс <Т„< 2000нс. Если длительность между импульсами меньше 500 не, принимается величина 7^=500 не, и выполняется процедура режекции импульсов. Алгоритм режекции предполагает, что только первый максимум в интервале 7^=500 не вызван регистрацией частицы, остальные являются фоно-

выми и могут привести к ложной идентификации. Поэтому используется процедура коррекции функции тока детектора Л (V. Она состоит в том, что в интервале Гдг=500 не экстремумы временной зависимости тока детектора начиная со второго, заменяются нулевыми значениями. Скорректированная функция тока детектора А(и) используется для идентификации типа частицы. Применялся еще и амплитудный критерий дискриминации импульсов на интервале 7^=500 не. Бели значение тока в максимуме, начиная со второго, превышало 0.5 значения тока в первом экстремуме, то идентификация на этом интервале не проводилась, и такой импульс отбрасывался. На рис.8, изображен импульс тока детектора от гамма - квантов (П1Съ ), содержащий три экстремума, второй(2) заменен нулевым значением. Без этой процедуры импульс 1 идентифицируется, как импульс от нейтрона.

0,02' 0,01

ж

ж

т

0,9 05 1,0 1,5 2.0 2.5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

1/Е,Ш)В

Рис.8. Импульс тока детектора от гамма - квантов (137Сз), содержащий три экстремума, второй(2) заменен отрезками прямой. Без этой процедуры импульс 1 идентифицируется, как импульс от нейтрона.

Рис.9.3ависимостъ относительной дисперсии Л2 случайной величины 5,. от величины К1, полученная при регистрации детектором на основе стильбена и ФЭУ Наталнйш 116095 у-квантов от источника '"Се.

Представление величины 5 как функции поглощенной энергии Е позволяет ввести в процедуру цифровой идентификации алгоритм, который увеличивает коэффициент блокировки у-квантов и эффективность идентификации нейтронов за счет отбрасывания некоторого количества импульсов, определенные параметры которых не попадают в заданные доверительные интервалы. На рисунке 9 показана зависимость относительной дисперсии В?( В.1 = ) случайной величины от величины Ех. Величина К2 удовлетворительно аппроксими-

руется линейной функцией Я2 = $ +-~-с параметрами =0.05 и Ху = 14 кэВ.

Для каждого зарегистрированного импульса рассчитываются энергия Е, величина 5 и ее относительная дисперсия. На рисунке 10 приведены дифференциальные распределения случайных величин Б/Е) и Б„(Е) в энергетическом интервале 118-122 кэВ. Здесь же указаны пороговые значения: =1ГГ(Е)+К*^Щ(Е), Б^К-1-3. Если энергия зарегистрированной частицы попадает в интервал 118—122 кэВ и 5 (5 >5^), то соответствующий импульс идентифицируется как импульс, вызванный регистрацией у-кванта (нейтрона). Если < 51 < , то импульс отбрасывается. Такая процедура - ее можно назвать Б-коррекция - позволила увеличить коэффициент блокировки гамма квантов до ~10 раз при отбрасывании ~ 5-10% импульсов.

§ 200. § 15010090-

■2.5Ме\'

____-V. -2.5МеУ

1<М20озооч1Ю5спеоо7ао«ювао «хм

Е^оВ

Рис.10.Дифференциальные распределения случайных величин Б/Е) и Б„(Е) в энергетическом интервале 118-122 КЭВ^.) При 5 < (Я> ) ИМПуЛЬС идентифицируется как импульс, полученный при регистрации детектором у-кванта (нейтрона). При < 5 < Яд,,импульс отбрасывается.

Рис. 11 .Амплитудные распределения импульсов в у-канале-в и в нейтронном канале-М, полученные при регистрации детектором на основе стиль-бена и ФЭУ НЯ6095 излучения импульсного генератора нейтронов с энергией 2.5 МэВ при загрузке 7.5*105 имп/с.

Алгоритм цифровой идентификации частиц, с учетом проведенных исследований и математического моделирования на экспериментальном массиве импульсов детекторов, состоит из следующих этапов:

1) формирование из двух цифровых сигналов первого и второго каналов осциллографа одного, который является цифровой реализацией импульса детектора;

2) поиск и определение максимумов (экстремумов) временной зависимости тока детектора А(ь);

3) определение временного интервала для проведения идентификации типа частицы, устранение наложения импульсов (режекция импульсов);

N

4) составление суммы 5 = и определение ее знака: если 5 > 0, за-

1-1

регистрированная частица - нейтрон, если 51 < 0, зарегистрированная частица -у-квант;

5) проведение процедуры Б-коррекции для увеличения значений блокировки у-квантов и эффективности идентификации нейтронов.

В четвертой главе „Идентификация в условиях сверхвысоких загрузок детектора и при низких энергиях регистрируемого излучения" приведены результаты экспериментальных исследований предельных значений параметров метода цифровой идентификации при регистрации нейтронов и у-квантов смешанного поля импульсного нейтронного генератора сцинтилляци-онным детектором при высокой загрузке и быстро меняющейся загрузке детектора до ~106 импУс и в широком энергетическом диапазоне, при малом значении нижнего энергетического порога от 5 кэВ(£е.). Использование при этом переменной длительности интервала идентификации, дискриминации по длительности импульса, режекции импульсов, оптимальных коэффициентов суммирования в алгоритме идентификации и Б-коррекции позволило получить высокие значения коэффициента блокировки у-квантов (эффективности идентификации нейтронов) и эффективности идентификации. Результаты экспериментальных исследований приведены в таблицах 1 и 2. На рисунке 11 изображены амплитудные распределения импульсов в у-канале-в и в нейтронном канале-Ы, полученные при регистрации детектором на основе стильбена и ФЭУ 1Ж6095 излучения импульсного генератора нейтронов с энергией 2.5 МэВ при загрузке 7.5* 105 имп/с.

Таблица 1. Экспериментальные значения величин Кьд, Ем относительного количество импульсов в нейтронном Рн и гамма Рс каналах, эффективности идентификации е/ и загрузки детектора. Энергетический диапазон 30-800 кэВ(1у.

Энергетический диапазон, кзЪ(е.е) «лг Рс РN г/ Загрузка имп/с

г,шс* 30-600 >Ю5 0.99 1.0Ч03

(1.4±0.7) *105 (50%) 0.8 1.5*105

(4.0±2.0) »Ю-* (50%) 0.6 4.0*105

Г^СГ 30-800 >0.90 0.99

2.5 МэВ 30-800 -0.10 ~0.90 0.4 7.5Ч05

-0.10 -0.90 0.2 1.4*10"

Таблица: 2. Экспериментальные значения величин К^л, е^, относительного количество импульсов в нейтронном Р\ и гамма Ре каналах, эффективности идентификации С/ и загрузки детектора. Энергетический диапазон 2-35 кэВ^.

Параметры Энергетический диапазон, кзВ(е.е) С/ Загрузка, нмп/с

2-4 4-8 8-14 14-18 18-35

Т,ШВа, 241 Аш КЕЛ (3.0*0.2) М0'(7%) (8.0±0.6) М0'(7%) (3.0*0.4) МОЧПУо) (1.4*035) М03(25У.) (2.0*0.7) •Ю^ЗвУ.) 0.90 З.0х103

Г*,И2СГ 8 >0.20 >0.45 >0.75 >0.90 >0.95 0.55 1.5х104

N. 2.5, МэВ Рк -0.45 -«.70 -0.85 -0.90 -0.95 0.40 2.4х105

Рс -0.55 -0.30 -0.15 -0.10 -0.05

Как следует из таблицы I, при регистрации излучения от импульсного нейтронного генератора в энергетическом диапазоне -30-800 кэВ(2У проводилась идентификация при загрузке детектора на основе стильбена до 1.4-106 импУс. При этом коэффициент блокировки у-квантов составил ~104-103 при загрузке ~1.5-105-5-105 импУс, а эффективность идентификации нейтронов превысила ~0.9. В энергетическом диапазоне 2-35 кэВ(£у, таблица 2, проводилась идентификация импульсов, для которых, амплитуда быстрой компоненты соизмерима с амплитудой одноэлектронных шумов Ф.Э.У. Так, для энергии ~10 кэВ(Е^ значения коэффициента блокировки у-квантов и эффективности идентификации нейтронов составили соответственно ~300 и -0.75. Полученные значения коэффициента блокировки у-квантов и загрузки детектора превышают значения аналогичных параметров аналоговых систем в десять раз, а значение нижнего энергетического порога меньше в два раза, чем у аналоговых систем.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

В результате выполнения диссертации разработан:

Метод цифровой идентификации п,у-квантов по форме импульса сцинтил-ляционпого детектора со стильбеном, при длительности короткого токового импульса быстрой компоненты г^г^Ю не, в с разрешением во времени одноэлектронных импульсов, вызванных фотонами медленной компоненты. Особенностью этого метода является использование коротких токовых импульсов сцинтилляционного детектора и быстродействующего АЦП с частотой дискретизации 1 ГГц, что позволило разработать оптимальные алгоритмы цифрового анализа. В результате значения коэффициента блокировки у-квантов и загрузки детектора удалось увеличить в десять раз по сравнению с аналоговыми методами, а значение нижнего энергетического порога уменьшить в два раза.

При выполнении разработки решены следующие задачи:

1. Разработан алгоритм и программное обеспечение цифровой идентификации. Этот алгоритм обладает максимальным значением коэффициента блокировки у-квантов при заданном фиксированном значении эффективности иден-

тификации нейтронов среди всех методов идентификации частиц по форме импульса. Он состоит из следующих этапов:

а) формирование из двух цифровых сигналов первого и второго АЦП одного, который является цифровой реализацией импульса детектора;

б) определение максимумов временной зависимости тока детектора

в) определение временного интервала для проведения идентификации типа частицы, режекция импульсов. В алгоритме режекции токовый сигнал наложенного импульса заменяется нулевым значением и скорректированная таким образом функция тока детектора используется для идентификации типа частицы, что позволяет сократить количество исключаемых из анализа импульсов.

к

г) составление суммы 51 = ^и определение ее знака: если 5 > 0, то

/-1

зарегистрированная частица - нейтрон, если 5 < 0, то - у-квант,

д) проведение селекции и сортировки событий по критерию определения типа частицы, что позволяет увеличить коэффициент блокировки у-квантов до -10 раз при отбрасывании ~ 5-10% зарегистрированных импульсов.

2. Проведены экспериментальные исследования предельных значений параметров метода цифровой идентификации при регистрации нейтронов и у-квантов смешанного поля импульсного нейтронного генератора сцинтилляци-онным детектором при высокой загрузке до~106имп./с и в широком энергетическом диапазоне, при малом значении нижнего энергетического порога от 5 кэВ(Ее). Параметры идентификации в энергетическом диапазоне ~30-600 кэВ(Ее) составили: коэффициент блокировки у-квантов ~104-103 при загрузке ~1.5-105-5-105 имп./с, эффективность идентификации нейтронов превысила -0.9 при загрузке 8.5-105 импУс. Для энергии -10 кэВ(Е^ значения коэффициента блокировки у-квантов и эффективности идентификации нейтронов составили соответственно -300 и -0.75. Полученные значения коэффициента блокировки у-квантов и загрузки детектора превышают значения аналогичных параметров аналоговых систем в десять раз, а значение нижнего энергетического порога меньше в 2раза, чем у аналоговых систем.

Полученные в диссертации результаты расширили возможности метода идентификации нейтронов и гамма-квантов по форме импульса. Это позволило, разработать совместно с ООО „Центр АЦП" макетный образец спектрометра-дозиметра смешанного п,у-излучения с цифровой идентификацией частиц по форме импульса, который изображен на рисунке 12. Прибор выполнен на основе сцинтилляционного кристалла стильбена и устройства регистрации и сбора сигналов ЛА-н1ШВ разработки ООО ,Дентр АЦП". Макетный образец спектрометра-дозиметра демонстрировался на выставках-ярмарках, устраиваемых „Росатомом", „АЭС-2006", „Атомэко-2007" и „Атомэко-2008". Помимо высоких параметров п,у-разделения, этот прибор обладает высокой стабильностью метрологических характеристик за счет использования цифровых систем

Рис.12. Макетный образец спектрометра - дозиметра смешанного гамма-нейтронного излучения с цифровой идентификации частиц по форме импульса, который демонстрировался на выставках-ярмарках „АЭС-2006", „ Атомэко-2007" и „ Атомэко-2008" устраиваемых „Росатомом".

регистрации и обработки сигналов, что позволяет использовать его в технологическом контроле при различных работах с ДМ. Были проведены тестовые из-1 мерения этим прибором смешанных п,у-полей в ИАЭ имени Курчатова.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Прокуронов М.В., Шубин С. А. Оптимизация детекторов с раздельной регистрации нейтронов и гамма квантов для контроля ядерных материалов. Труды второй международной конференции „Учет, контроль и физическая защита ядерных материалов" 22-26 мая 2000 г, Обнинск, Россия.

2. Прокуронов М.В., Голубев A.A., Демидов B.C. и др. Цифровая идентифика-I ция частиц по форме импульса. Препринт №11 -04 ИТЭФ. М., 2004.

3. I.V. Roudskoy, A.A. Golubev, A.D. Fertinan, M.V. Prokuronov. Gamma radiation measurements as a diagnostic tool of beam-induced dense plasmas. Laser and Par! tide Beams. 2005., 23,1-5.

4. Прокуронов M.B., Голубев A.A., Демидов B.C. и др. Цифровая идентификация частиц по форме импульса. ПТЭ. №2. 2006. С. 67-83.

5. Прокуронов М.В., Шаболин А.Н. Цифровая идентификация нейтронов и гамма-квантов по форме импульса при высокой загрузке детектора и низкой энергии регистрируемого излучения. ПТЭ. №3.2007. С. 31-45.

6. Буряков B.JI., Заболотный Н.И., Прокуронов М.В., Судариков А.М. Цифровая идентификация нейтронов и гамма-квантов по форме импульса при регистрации излучения импульсного нейтронного генератора. Труды научной конференции .Датчики и системы". 15-16 мая 2006 г, Москва, Россия.

7. Прокуронов М.В., Голубев A.A., Демидов B.C. и др. Цифровая идентификация частиц по форме импульса. Труды Научной сессии МИФИ-2006. Москва. 23-27 января 2006г.

8. В.Д. Севастьянов, ВЛ. Буряков, A.B. Митрофанов, М.В. Прокуронов. Градуировка нейтронных детекторов на импульсном нейтронном генераторе с энергией!4.5 МЭВ. Труды IX Российской научной конференции „Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях". 24-26 октября 2006 г, Обнинск, Россия.

9. В.Д. Севастьянов, B.JI. Буряков, A.B. Митрофанов, М.В. Прокуронов. Измерение плотности потока, спектральных, временных параметров нейтронных и гамма-компоненты излучения импульсного нейтронного генератора с энергией 2.5 МЭВ. Труды IX Российской научной конференции „Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях" 24-26 октября 2006 г, Обнинск, Россия.

10. A.A. Голубев, A.B. Канцирев, М.В.Прохуронов, В.А.Чернов. Спектрометр-дозиметр с цифровой системой идентификации нейтронов и гамма-квантов. Труды отраслевого Семинара «Аппаратурное обеспечение ядерной и радиационной безопасности объектов Росатома». Россия, г. Москва, ФГУП «НИЦ «СНИИП» 18 - 19 апреля 2007 г.

И. М. В. Прокуронов, А Л. Голубев, B.C. Демидов и др. Метод измерения спектральных и временных характеристик смешанных импульсных гамма-нейтронных полей сцинтиллщионным и черепковским детекторами с наносе-кундным временным разрешением. ПТЭ. №5. 2008. С. 14-28.

Подписано в печать 20.02.2009 г. Формат 60 х 90/16. Объем 1.1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 090201

Оттиражировано на ризографе в ООО «Стиан» Св. о регистрации № 009278801 от 14 сентября 2007 года ИНН 7709757509

Введение.

Глава 1. Основные нринцнны построения детектирующих систем для цифровой регисграции и идентификации нейтронов и гамма-квантов.

1.1 .Основные характеристики и эволюция развития методов идентификации нейтронов и гамма-квантов сцинтилляционными детекторами.1В

1.2. Анализ возможностей идентификации нейтронов и гамма-квантов по форме импульса сцинтилляционными детекторами с использованием аналого-цифровых преобразователей и вычислительных комплексов.

1.2.1. Оценка параметров АЦП, предназначенного для реализации цифровой идентификации типа частиц по форме импульса.

1.2.2.Характеристики современных быстродействующих АЦП.

1.2.3. Цифровая идентификации типа частиц по форме импульса с использованием устройства сбора и регистрации сигналов на основе двух микросхем АЦП.

Актуальность темы.

Сегодня по-прежнему достаточно актуальной проблемой в экспериментальной физике, а эта актуальность лодгверждается и принятой программой развития ядерной энергетики в нашей саране, является измерение спектральных, дозовых и временных характеристик смешанных гамма-нейтронных (п,у-) полей. С подобной задачей приходиться сталкиваться в процессе всего технологического цикла работ с делящимися материалами(ДМ) от обогащения и изготовления материалов и изделий из ДМ, далее при эксплуатации АЭС, и судов с ядерными реакторами, и затем при выгрузке, транспортировке, переработке и хранении облученного ядерного топлива. Такие измерения проводятся при пассивном и активном контроле ДМ, а именно при определении наличия, массы, изотопного состава ДМ. Измерения характеристик смешанных (п,у-) полей проводятся при исследованиях на нейгронных генераторах, при работах с электрофизическими и радионуклидными источниками излучений. С такими измерениями связаны и исследования процессов при изучении термоядерных реакций.

Традиционно для идентификации п,у-частиц и измерения спектральных и временных характеристик смешанных полей используются сцинтилляционные детекторы с дальнейшей аналоговой обработкой сигналов. Идентификация частиц по форме импульса основана на том, что для органических монокристаллов стильбена, паратерфинила и жидких сцинтилляторов форма сцинтил-ляционного импульса существенно зависит от удельных ионизационных потерь и различна для протонов отдачи и комптоновских электронов. Алалоговые системы позволяют проводить идентификацию нейтронов и у-квантов при нижнем энергетическом пороге от -О.ЗМэВ, при загрузке до ~105имп/с, коэффициент блокировки фона гамма-квантов может достигать ~103 при пороге ~0.5МэВ и при загрузке до ~10 имп/с. Однако во многих задачах измерения параметров смешанных (п,у-) полей требуются системы идентификации, обладающие более высокими параметрами. Так, при активном импульсном контроле, когда деление ДМ вызывается излучением внешнего источника, например импульсного нейгронного генератора, загрузка детектора является переменной, быстро

6 7 меняющейся, и ее величина может достигать —10 -10 имп/с. В этом случае необходимым условием уменьшения вероягности ложного конгроля является ре-жекция наложенных импульсов. В тоже время, для улучшения статистики зарегистрированных частиц, количество отбрасываемых импульсов должно быть минимально. При спектрометрии и дозиметрии, из-за наличия значительной мягкой компоненты во многих энергетических распределениях, величина нижнего энергетического порога идентификации, которую обеспечивают аналоговые системы, недостаточна. Для всех этих задач измерения важным является уменьшение вероятности ложного определения типа частицы, особенно при больших загрузках и малых энергиях регистрируемого излучения.

В настоящее время на основе достижений цифровых технологий регистрации и обработки сигналов представляется возможным разработать цифровой метод идентификации частиц по форме импульса, который обладает более высокими характеристиками, чем аналоговые методы. Основной операцией этого метода является преобразование при помощи АЦП аналогового сигнала детектора, непосредственно с анода ФЭУ, в цифровой массив данных без потери, содержащейся в нем информации. Исходя из значения постоянной быстрой компоненты высвечивания стильбена (~5нс.), временное разрешение ФЭУ также должно быть не хуже т0.5~5нс. ФЭУ с таким высоким временным разрешением позволяет преобразовать сцинтилляционный импульс в короткий токовый импульс ФЭУ с наименьшими искажениями в передаче временной формы импульса, без интегрирования быстрой компоненты сцинтилляционного импульса и наложения ее на медленную. При этом ФЭУ будет регистрировать и разрешать во времени одноэлектронные импульсы, вызванные отдельными фотонами медленной компоненты. Из полученных цифровых значений импульса тока детектора, используя оптимальные алгоритмы, можно получить информацию о типе частицы, энергии, временных параметрах импульса.

Состояние и степень изученности проблемы. Сцинтилляционные и че-ренковские детектирующие устройства для регистрации, идентификации типа частиц и измерения спектральных и временных характеристик смешанных п,у-полей активно развиваются с пятидесятых годов прошлого века и достигли значительного совершенства. Сцинтилляционным и черенковским детекторам посвящено большое количество монографий, учебников, оригинальных работ. Например, в работах [1-6] изложены физические принципы функционирования и методы обработки сигналов детекторов, работы [7-9] посвящены импульсным сцинтилляционным и черенковским детекторам и методам измерения импульсного ионизирующего излучения, вопросам ядерной электроники и схемам идентификации по форме импульса посвящены работы. [10-14]

В связи бурным развитием цифровых методов регистрации и обработки информации, дальнейшее совершенствование сцинтилляционных и черенков-ских измерительных устройств будет связано с использованием цифровых методов регистрации и обработки сигналов. В настоящее время разработаны быстродействующие устройства регистрации и сбора сигналов, осуществляющие преобразование аналогового импульса детектора в цифровую форму, с частотой дискретизации ~500МГц-1ГГц и разрядностью 8-10бит[15-16]. При помощи таких систем можно реализовать метод цифровой идентификаций частиц по форме импульса[13]. Публикаций посвященных детектирующим устройствам с цифровой идентификаций частиц по форме импульса с длительностью импульса детектора т0.5~Ю-15нс, а именно такие короткие, не интегрированные импульсы обеспечивают максимальные значения параметров систем идентификации, обнаружить не удалось.

Цель диссертационной работы.

1.Разработка метода цифровой идентификации нейтронов и у-квантов по форме импульса с использованием сцинтилляционного детектора со стильбеном, имеющего короткий токовый импульс с длительностью то,5~10нс. За счет использования оптимальных алгоритмов идентификации, режекции импульсов, селекции маловероятных событий этот метод позволит увеличить по сравнению с аналоговыми методами коэффициент блокировки фона у-квантов до десяти раз. Загрузку детектора также можно увеличить примерно в десять раз до ~106имп/с, а нижний энергетический порог идентификации уменьшить в два-три раза до 100-150кэВ(по поглощенной энергии протонов отдачи).

2. Разработка оптимальных цифровых алгоритмов идентификации по форме импульса, нахождения максимумов и режекции импульсов, селекции маловероятных событий с целью увеличения коэффициента блокировки фона у-квантов и эффективности идентификации нейтронов и уменьшения количества отбрасываемых импульсов.

2. Проведение экспериментальных исследований метода цифровой идентификации нейтронов и у-квантов с целью определения предельных значений коэффициента блокировки фона у-квантов и эффективности идентификации нейтронов при высокой загрузке детектора на основе стильбена до ~106имп./с в широком энергетическом диапазоне, при малом значении нижнего энергетического порога от 5кэВ по энергии электронов.

Основными методами решения указанных задач являются экспериментальные, с использованием изотопных и электрофизических источников, в том числе импульсных, смешанного п,у-излучения, математическое моделирование, разработка алгоритмов и программного обеспечения.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, из 52 наименований. Основная часть работы изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 64 рисунка, 11таблиц.

Основные результаты диссертационном работы. В результате выполнения диссертации разработаны:

I. Метод цифровой идентификации частиц но форме импульса с использованием сцинтилляцнонного детектора со стильбеиом, при длительности импульса детектора т0.^10нс, двух АЦП с частотой дискретизации 1 ГГц, разрядностью 8 бит и вычислительного комплекса.

При выполнении разработки решены следующие задачи:

1. Выполнен системный анализ отечественных и зарубежных источников информации по проблеме цифровых методов идентификации нейтронов и у-квантов сцинтилляционными и черенковскими детекторами. Базируясь на этих данных, проведен анализ возможностей идентификации нейтронов и у-квантов по форме импульса сцинтилляционными детекторами с использованием аналого-цифровых преобразователей и вычислительных комплексов. Приведены параметры быстродействующих современных АЦП и ПЛИС. Оцениваются параметры АЦП и вычислительного комплекса, предназначенные для реализации цифровой идентификации типа частиц по форме импульса. Показывается, что для осуществления цифровой идентификации при длительности импульса сцинтилляционного детектора t0j~10hc. и при динамическом диапазоне энергий регистрируемого излучения равным пятидесяти (10-500кэВ) необходим АЦП с частотой дискретизации -0.5-1 ГГц и разрядностью 12бит. Предлагается для осуществления цифровой идентификации типа частиц по форме импульса использовать разработанные устройства сбора и регистрации сигналов на основе двух АЦП с частотой дискретизации 1 ГГц и разрешением 8 бит. Импульс детектора подается одновременно на два канала устройства, с разной чувствительностью. Это обеспечивает увеличение динамического диапазона амплитуд входного сигнала детектора, необходимое для регистрации и идентификации у-квантов с энергией в диапазоне 10-500кэВ.

2. Создана математическая модель цифровой идентификации по форме импульса. В математической модели цифровой идентификации используется физическое предположение о том, что компоненты заряда q» создаваемые в анодной цепи ФЭУ при регистрации частицы, являются независимыми случайными величинами с дисперсией Dgt (gt -среднее значение). При определении типа зарегистрированной частицы анализируется значение случайной величины - суммы произведений компонент заряда, создаваемых в анодной цепи n

ФЭУ, на определенные коэффициенты-S = ^p,q, - За счет разницы в форме i=1 сцинтилляционного импульса при регистрации нейтрона и у-квантов удается подобрать такие коэффициенты р„ при которых среднее значение случайной величины S при регистрации у-квантов будет меньше нуля: Sr< 0, а среднее значение величины S, при регистрации нейтронов будет больше нуля: Sn > 0. Соответственно, если S < 0, то зарегистрированная частица идентифицируется как у-квант, если S> 03 то, как нейтрон. Разработаны методы, позволяющие находить коэффициенты р„ которые обеспечивают максимальный коэффициент блокировки у-квантов при заданной эффективности идентификации, либо максимальную эффективность идентификации при заданном коэффициенте блокировки. Использование этих коэффициентов и коэффициентов оптимального фильтра позволили получить высокие параметры идентификации в широком диапазоне энергий регистрируемого излучения.

При выполнении идентификации частицы выполняется поиск и определение максимумов импульсов, соответствующих регистрации в детекторах отдельных протонов отдачи и комптоновских электронов. Эта задача, определение максимумов временной зависимости тока детектора, решается методом цифровой корреляционной фильтрацией. Алгоритм определения максимумов отрабатывался на экспериментальных массивах импульсов детекторов.

При определении типа частицы требуется выбрать оптимальный временной интервал Тм, на котором выполняется алгоритм идентификации. В условиях большой и переменной загрузки детектора представляется целесообразным длительность интервала TN сделать переменной, равной длительности интервала между максимумами зарегистрированных импульсов, подлежащих идентификации. Если длительность между импульсами TN <500 не, то выполняется процедура режекции наложенных импульсов. Она состоит в том, что в интервале 7^=5 00 не экстремумы временной зависимости тока детектора, начиная со второго, путем линейной интерполяции заменяются отрезками прямых. Скорректированная функция тока детектора используется для идентификации типа частицы. Такой метод позволил проводить идентификацию при загрузках до ~106 имп/с.

Для увеличения коэффициента блокировки у-квантов и эффективности идентификации нейтронов, особенно при низких энергиях и высоких загрузках, за счет отбрасывания некоторого количества импульсов, определенные параметры которых не попадают в заданные доверительные интервалы, был разработан специальный алгоритм - S-коррекция. При выполнении этого алгоритма возможно увеличение коэффициента блокировки у-квантов до ~10 раз при отбрасывании ~ 5-10% импульсов.

2.Разработан алгоритм и программное обеспечение цифровой идентификации, состоящие из следующих этапов: а)формирование из цифровых сигналов первого и второго каналов АЦП одного, который является цифровой реализацией импульса тока детектора Afy); б) поиск и определение максимумов временной зависимости тока детектора; в) определение временного интервала для проведения идентификации типа частицы, устранение наложения импульсов (режекция импульсов); г) составление суммы из произведений тока детектора на коэффициенты р, и определение ее знака: если она положительна, то зарегистрированная частица идентифицируется как у-квант, если отрицательна, то, как нейтрон; д) проведение процедуры S-коррекции для увеличения значений блокировки у--квантов и эффективности идентификации нейтронов.

3. Разработаны принципы построения детектирующих устройств для цифровой идентификации по форме импульса и изготовлены их макетные образцы.

4. Выполнены экспериментальные исследования по регистрации и идентификации цифровым методом нейтронов и у-квантов смешанных полей, в том числе и импульсных при очень высокой и быстро меняющейся загрузке детектора в широком энергетическом диапазоне. Использование при этом переменной длительности интервала идентификации, цифровой режекции наложенных импульсов, дискриминации но длительности импульса, оптимальных коэффициентов суммирования в алгоритме идентификации и S-коррекции позволило получить высокие значения коэффициента блокировки у-квантов и эффективности идентификации нейтронов. При регистрации излучения от импульсного нейтронного генератора в энергетическом диапазоне -30-800 кэВ при загрузке детектора на основе стильбена S.5-105импульсов/с как нейтроны идентифицировано —90% зарегистрированных импульсов, остальные 10% идентифицированы как у-кванты. При этом коэффициент блокировки у-квантов составил при загрузке —1.5-105—5-105 импульсов/с, а эффективность идентификации нейтронов превысила —0.9. В энергетическом диапазоне 2—35 кэВ проводилась идентификация импульсов, для которых, амплитуда быстрой компоненты соизмерима с амплитудой одноэлектронных шумов Ф.Э.У. Так, для энергии —10 кэВ значения коэффициента блокировки у-квантов и эффективности идентификации нейтронов составили соответственно—300 и —0.75.

5. Основываясь на результатах диссертации был разработан совместно с ООО „Центр АЦП" макетный образец спектрометра — дозиметра смешанного п,у-излучения с цифровой идентификацией частиц по форме импульса. Прибор демонстрировался на выставках-ярмарках, устраиваемых „Росатомом", „АЭС-2006" и „ Атомэко-2007".

Научная новизна: В диссертации впервые получены следующие результаты:

1.Предложен и реализован метод цифрового анализа экспериментальных массивов коротких токовых импульсов ( r05~lt)nc) сцинтилляционного детектора для идентификации нейтронов и у-квантов по форме импульса.

2. Разработан и исследован на экспериментальных массивах импульсов детектора алгоритм идентификации частиц по форме импульса. Этот алгоритм обладает максимальным значением коэффициента блокировки у-квантов при заданном фиксированном значении эффективности идентификации нейтронов среди всех линейных методов идентификации частиц по форме импульса.

3. Разработан и исследован на экспериментальных массивах импульсов детектора алгоритм режекции наложений в цифровом виде. В этом алгоритме наложенный импульс заменяется нулевым значением и скорректированная таким образом функция тока детектора используется для идентификации типа частицы, т.е. уменьшается количество отбрасываемых импульсов.

4. Разработан алгоритм селекции маловероятных событий, позволяющий увеличить коэффициента блокировки у-квантов до ~10 раз при отбрасывании ~ 5-10% зарегистрированных импульсов.

5. Проведены экспериментальные исследования предельных значений параметров метода цифровой идентификации при регистрации нейтронов и у-квантов смешанного поля импульсного нейтронного генератора сцинтилляци-онным детектором при высокой загрузке до —106имп./с и в широком энергетическом диапазоне, при малом значении нижнего энергетического порога от 5кэВ. Параметры идентификации в энергетическом диапазоне —30—600 кэВ составили: коэффициент блокировки у-квантов ~104—103 при загрузке -1.5-10 -5-10 имп./с, эффективность идентификации нейтронов превысила -0.9 при загрузке 8.5-105имп./с. .Для энергии —10 кэВ значения коэффициента блокировки у-квантов и эффективности идентификации нейтронов составили соответственно -300 и -0.75. Полученные значения коэффициента блокировки у-квантов и загрузки детектора превышают значения аналогичных параметров аналоговых систем примерно в десять раз, а значение нижнего энергетического порога меньше в 2-Зраза, чем у аналоговых систем.

Методы исследовании, достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы. Основными методами исследований являются экспериментальные, с использованием изотопных и электрофизических источников, в том числе импульсных, смешанного п,у- излучения, математическое моделирование, разработка алгоритмов и про1раммного обеспечения. Решение ряда новых задач регистрации и идентификации частиц, поставленных в работе, стало возможным благодаря достижениям в развитии цифровых технологий обработки сигналов и элементной базы электроники. Цифровые технологии обработки сигналов увеличивает' достоверность и обоснованность результатов проводимых экспериментальных исследований. Практическая и научная полезность результатов диссертационной работы. Полученные в диссертации результаты расширили возможности метода идентификации нейтронов и гамма-квантов по форме импульса. Это позволило разработать совместно с ООО „Центр АЦП" макетный образец спектрометра — дозиметра смешанного п,у-излучения с цифровой идентификацией частиц. Этот прибор позволяет измерять эквивалентную дозу и мощность дозы одновременно и раздельно от нейтронов и у-квантов, а также спектральные распределения нейтронов и у- квантов в смешанных полях, что делает' возможным расчет эквивалентных доз в различных тканях. Прибор выполнен на основе сцинтилляционного кристалла стильбена и устройства регистрации и сбора сигналов JIA-hIUSB разработки ООО „Центр АЦП". Макетный образец спектрометра — дозиметра (рис.1) демонстрировался на выставках-ярмарках, устраиваемых „Росатомом", „АЭС-2006", „ Атомэко-2007" и „ Ато-мэко-2008". Были проведены тестовые измерения этим прибором смешанных п,у-полей в ИАЭ имени Курчатова. Планируются измерения на ПО „Маяк".

Сцинтилляционные детекторы с цифровыми методами регистрации и обработки сигналов являются измерительными системами, обладающими более высокими характеристиками по сравнению с аналоговыми системами, и открывающими новые возможности для исследования спектральных и временных характеристик смешанных п,у-гюлей. Развитие цифровых методов регистрации и идентификации нейтронов и у-квантов может послужить основой для разработки нового поколения спектрометров и дозиметров для широкого круга задач измерения ионизирующих излучений и прежде всего для всего технологического цикла работ с ДМ. Начиная с обогащения и изготовления материалов и изделий из ДМ, далее при эксплуатации АЭС, и судов с ядерными реакторами, а затем при выгрузке, транспортировке, переработке и хранении облученного ядерного топлива- Такие приборы — интеллектуальные датчики, мохут лежать в основе приборной базы для развития ядерной энергетики в России.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались в 20062007гг. на 5 научных конференциях^

Вторая международная конференции „Учет, контроль и физическая защита ядерных материалов" 22-26 мая 2000 г, Обнинск, Россия; Научная конференции „Датчики и системы". 15-16 мая 2006 г, Москва, Россия; Научная сессия МИФИ-2006. Москва. 23-27 января 2006г; IX Российской научной конференции „Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях". 24-26 октября 2006 г, Обнинск, Россия; Отраслевой Семинар «Аппаратурное обеспечение ядерной и радиационной безопасности объектов Росатома». Россия, г. Москва, ФГУП «НИЦ «СНИИП» 18-19 апреля 2007 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Мухин. К.Н. Экспериментальная ядерная физика. Москва, Энергоатомиз-датЛ978 г.

2. Власов.Н.А. Нейтроны. Наука. Москва. 1971г.

3. Е. Breitenberger, In progress in Nuclear Physics, vol. 4, ed. Frisch O.R., London: Pergamon Press, 1955, p. 56.

4. Григорьев.В.А.,Колюбин.А.А.,Логинов.В.А. Электронные методы ядерно-физического эксперимента. Москва, Энергоатомиздат.1988 г.

5. Колеватов Ю.И., Семенов В.П., Трыков Л.А. Спектрометрия нейтронов и гамма излучения в радиационной физике. Энергоатомиздат. Москва. 1990г.

6. Альбиков З.А. и др. Детекторы импульсного излучения. Москва, Энергоатомиздат. 1978 г.

7. Берковский А.Г., Веретенников А.И., Козлов О.В. Вакуумные фотоэлектронные приборы для измерения импульсных излучений. Энергоатомиздат. Москва. 1982г.

8. Веретенников А.И. и др. Методы исследования импульсных излучений. Энергоатомиздат. Москва. 1985г.

9. Цитович АЛ,Ядерная электроника Энергоатомиздат. Москва. 1984г. Н.Мелешко Е.А. Наносекундная электроника. Энергоатомиздат. Москва. 1987г.

10. Мелешко Е.А. Быстродействующие цифровые регистраторы формы сигнала. ПТЭ. 1997. № 1. с. 5-26.

11. Y.Kaschuck, В. Esposito. Neutron/y-ray digital pulse shape discrimination with organic scintillators. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research/A 551.(2005). 420-428.

12. Акимов Ю.К., Дражев M.H., Колпаков И.Ф., Рыкалин В.И. Быстродействующая электроника для регистрации ядерных частиц. Атомиздат. Москва. 1970г.

13. Сайт фирмы ООО „Центр АЦП", http://www.centeradc.ru

14. Сайт фирмы ЗАО „ Инструментальные системы" http://www. insys.ru.

15. Сайт фирмы „Texas Instruments", http://www.ti.com

16. Сайг фирмы „Analog Devices", http://www.analog.com

17. Сайт фирмы „Linear Technology". http://www.Iinear.com

18. Сайт фирмы „Maxim Integrated Products", http://www.maxim-ic.com

19. Gatti E., de Martini FM Nucl. Electronics. I.AJE.A. Vienna, 1962. Jfe 2. P. 265.

20. Галунов H.3., Семиноженко В.П. Теория и применение радиолюминесценции органических конденсированных сред. Киев: Наукова думка, 1997.

21. В.Г. Бровченко. Схемы идентификации частиц по форме сцинтилляцион-ных сигналов. ПТЭ. №4.1971. С. 7-31.

22. Сайт фирмы „Bicron". http://www. Bicron.com

23. Ветохин. С.С., Гулаков. И.Р.,Перцев А.Н.,Резников.И.В. Одноэлектронные фотоприемники. Атомиздат. Москва. 1979г.

24. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Высшая школа Москва. 1972г.

25. Сайт фирмы „ Hamamatsu ". http://www. hamamatsu.com

26. Сайт фирмы „ Tektronix ". http://www. Tektronix.com.

27. Texas Instruments. A Glossary of Analog-to-Digital Specifications and Performance Characteristics, SBAA147A—August 2006-Revised January 2008

28. Сайт фирмы „ Altera", www.altera.com

29. Сайт фирмы „ Xilinx". www.xilinx.com

30. В.Зотов. Практический курс сквозного проектирования цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx. Современная электроника № 3-12. 2007г., № 1-3. 2008г.

31. Дж. Джелли .Черепковское излучение и его применение. Издательство иностранной литературы. Москва. 1960г.

32. В.В. Фролов Ядерно-физические методы контроля делящихся материалов. Энергоатомиздат. Москва. 1989г.

33. Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Наука. Москва. 1978.

34. Ю.А. Цирлин. Светособирание в сцинтилляционных счетчиках. Москва. Атомиздат. 1975г.

35. Ю.А. Цирлин, М.Е. Глобус, Е.П. Сысоева. Оптимизация детектирования гамма-излучения сцинтилляционными кристаллами. Москва. Энергоатомиздаг. 1975г.

36. Г. Крамер. Математические методы статистики. Москва. Мир. 1975г.

37. Банди Дж., Методы оптимизации, Мир,1990 г.

38. Косидын В.Ф., Шумаков А.В. Радиационные мониторы на проходных. Атомная техника за рубежом. 1988. №10.

39. Косицын В.Ф., Шумаков А.В. Повышение надежности несанкционированного передвижения малого количества делящихся и других радиоактивных материалов. Атомная энергия. Т.75., вып.2, август 1993.

40. Прокуронов М.В., Голубев А.А., Демидов B.C. и др. Цифровая идентификация частиц по форме импульса. Препринт №11-04 ИТЭФ. М., 2004.

41. Прокуронов М.В., Голубев А.А., Демидов B.C. и др. Цифровая идентификация частиц по форме импульса. ПТЭ. №2. 2006. С. 7.

42. Н.Г. Волков, В.А. Христофоров, Н.П. Ушакова. Методы ядерной спектрометрии. Москва. Энергоатомиздаг. 1990г.

43. С.М.Ермаков, Г.А.Михайлов. Статистическое моделирование. Москва. Наука. 1982г.

44. Прокуронов М.В., Шаболин А.Н. Цифровая идентификация нейтронов и гамлга-квантов по форме импульса при высокой загрузке детектора и низкой энергии регистрируемого излучения. ПТЭ. №3.2007. С. 1-15

45. М. В. Прокуронов, А.А. Голубев, B.C. Демидов и др. Метод измерения спектральных и временных характеристик смешанных импульсных гамманейтронных полей сцинтилляционным и черепковским детекторами с наносекундным временным разрешением. ПТЭ. №5. 2008. С. 7.

46. V. ROUDSKOY, А.А. GOLUBEV, A.D. FERTMAN, M.V. PROKURONOV.

47. Gamma radiation measurements as a diagnostic tool of beam-induced dense plasmas. Laser and Particle Beams. 2005.» 23, 1—5.