14 июля 2021 года Объединенным институтом ядерных исследований был получен патент на изобретение «Способ измерения интенсивности радиационного излучения неизвестного состава". Группа научных коммуникаций поговорила с Георгием Александровичем Шелковым, ведущим научным сотрудником Научно-экспериментального отдела встречных пучков ЛЯП ОИЯИ, одним из авторов патента.

Владислав Рожков, Даниил Расторгуев, Елизавета Черепанова и Георгий Шелков

“Изобретать что-то полезное не является целью ученых. Они решают задачи своих экспериментов, и при этом часто видят что-то новое и потенциально полезное. Тогда на открытие оформляется патент, и дальше он может использоваться с практической целью”, — отмечает Георгий Александрович.

Так получилось и с получением патента на новый способ измерения интенсивности радиационного излучения неизвестного состава.

“Идея появилась во время обработки данных от созданной в ОИЯИ системы мониторирования радиационного фона в шахте АТЛАС — GaAsPix. В ней для целей эксперимента использовались пиксельные полупроводниковые детекторы с сенсорами разной толщины из арсенида галлия (GaAs) — 1 мм и 0,5 мм. Мы хорошо знаем, что заряженные частицы достаточной энергии регистрируются нашими детекторами со 100% вероятностью  при практически любой толщине сенсора детектора, вдоль  которого частица  “оставляет след”.  Из этого следует, что два детектора с сенсорами разной  толщины, будут регистрировать заряженные частицы одинаково.

Совсем по-иному ведут себя нейтральные частицы (прежде всего гамма-кванты и нейтроны). У них всегда есть шанс (вероятность) проскочить наш сенсор без взаимодействия и, следовательно,  не зарегистрироваться в нем.  Но этот шанс зависит от толщины (объема) сенсора детектора. Можно объяснить это с помощью простого примера. Возьмем два детектора с сенсорами, которые отличаются по толщине в два раза. Тогда для пучка только заряженных частиц счета обоих детекторов будут совпадать, а в пучке только нейтральных частиц более “толстый” детектор будет считать вдвое быстрее “тонкого". Далее, как говорится, уже "вопрос техники" и простейшей арифметики.  По соотношению скоростей счета в детекторах разной толщины можно  в пучке неизвестного состава определить соотношение  в нем заряженной и нейтральной компонент. Конечно, и у этого метода есть граничные условия — энергии и заряженных, и нейтральных частиц должны быть достаточно большими, чтобы не остановиться в сенсоре детектора, а “проткнуть” сенсор наибольшей толщины”.

"Нам кажется, что это простая, понятная и красивая идея”, — замечает Георгий Александрович.

___________________________

Существует много способов измерить как суммарный поток и дозу от источника радиации, так и отдельные составляющие этого излучения. Для измерения доз нейтронного излучения используются в основном пассивные системы обнаружения. Такие системы способны определять дозы излучения с достаточной точностью, но лишь для ограниченных энергетических диапазонов нейтронного излучения. Данные с этих систем анализируются только спустя какое-то время, и то только после того, как детектор поступит в специальную дозиметрическую лабораторию. В результате чрезмерное облучение обнаруживается, как правило, спустя какое-то время. Разработка наших коллег позволяет решить обе эти задачи: определить доли заряженных и нейтральных частиц в составе излучения от любых источников радиации и делать это непосредственно во время облучения.

Читайте также:

Поздравляем наших коллег с получением патента!