lbm_page

ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сотрудничество с МАГАТЭ

Создан комплекс специализированных компьютерных программ для анализа спектров излучения отработанного топлива атомных электростанций, измеренных с помощью CdTe и NaI детекторов. Программы широко используются в МАГАТЭ и ЕвроАтоме. Программы выполняют полуавтоматизированную обработку гамма спектров U и Pu образцов, измеренных CdTe детекторами. В программах заложен метод максимального правдоподобия с использованием реальной ответной функции детекторов.

Пример: программа SFATWIN95 позволяетобнаруживать слабые гамма-пики основных радиоактивных изотопов, характерных для отработанного ядерного топлива.

Разработки в отделе полупроводниковых ядерных детекторов

(зав. группой физики и технологии детекторов к.ф.м.н М.В. Трушин)

ПИЯФ им Б.П. Константинова имеет почти 35 лет опыт работ в области разработки полупроводниковых детекторов ядерных и рентгеновского излучений. За эти годы сотрудники отдела выполнили исследования, внесшие существенный вклад в создании физики и технологии полупроводниковых детекторов различного типа. Для разработки высококачественных детекторов определяющее значение имеет качество используемых полупроводниковых материалов. Исследования проведенные сотрудниками ФТИ и ЛИЯФ, обеспечили научную базу для разработки специальных технологий выращивания полупроводниковых материалов для детекторов ядерных излучений, причем ряд требований, предъявляемых именно к "детекторным полупроводниковым материалам", привели к созданию особо чистых германия, кремния и теллурида кадмия. Разработанные отделом германиевые и кремниевые детекторы и блоки детектирования для спектрометрии гамма, рентгеновского излучений и заряженных частиц не уступают достижениям других ведущих лабораторий мира и использовались в различных экспериментах в ПИЯФ и других институтах страны. В период с 1992 года по 2021 в отделе разработаны: полупроводниковые кадмий-теллуровые ,германиевые и кремниевые детекторы, рентгено-флуоресцентные анализаторы элементного состава веществ и материалов, анализаторы свинца в красках для проведения экологической экспертизы, детекторы анализаторов металлов и сплавов для таможенного контроля, анализаторы ядерных материалов для предприятий Росатома (Арзамас, Маяк), блоки детектирования с детекторами для диагностики термоядерной плазмы (КИ) В настоящее время, отдел занимается разработкой и изготовлением секционированных кремний-литиевых (КЛ) p-i-n детекторов с большой толщиной чувствительной области (до 1 см) и тонкими нечувствительными слоями со стороны как р- так и n-контакта. Основное предназначение подобных детекторов — проведение прецизионных измерений β-спектров с энергией электронов до нескольких МэВ, а также измерение спектров рентгеновского и гамма излучений. Для регистрации спектров альфа-частиц и осколков деления в отделе производятся кремниевые поверхностно-барьерные детекторы. Также, сотрудниками отдела проводится обслуживание и ремонт детекторов и детекторных сборок (детектор + предусилитель + вакуумная камера), в том числе иностранного производства.

Портативные приборы, разработанные в отделе : АМТК-20, АМТК-21, АМТК-30

Анализаторы свинца в красках

Созданы высокоточные,стабильные, легкие, интеллектуальные приборы для определения свинца в красках,которые можно легко адаптировать к новым задачам.

Ниже показан спектр рентгеновского излучения свинца, измеренный CdTe детектором. За 15 секунд определяется концетрация свинца в поверхностном слое с точностью 0.1 мг/см. Прибор может быть использован для определения содержания других тяжелых элементов(золота, платины, ртути, урана, тория).

Наилучшая точность достигается при определении тяжелых и редкоземельных элементов (РЗЭ). Приборы используются для:
●контроль содержания свинца, ртути, тория и других токсичных элементов;
●измерение толщины покрытия драгоценных металлов, например, золота в позолоченных объектах;
●измерение урана, тория, РЗЭ и драгоценных металлов в геологических объектах и продуктах обогащения;
●обнаружение урана и драгоценных металлов сквозь упаковку.

Детекторы для анализаторов таможенного контроля

На рисунке приведен спектр рентгеновского излучения меди и циркония, измеренный CdTe детектором. 80 головных частей с pin CdTe детекторами изготовлено для анализаторов металлов и сплавов, используемых российской таможней.

Анализ проводится оперативно за (3-15) сек. в точках контакта прибора и исследуемой поверхности, без специальной подготовки пробы. За эту работу была получена премия правительства Российской федерации.

Премия правительства Российской Федерации

Отечественные детекторы из теллурида кадмия

Приборы построены на основе термостабилизированного p-i-n детектора из теллурида кадмия, что обеспечивает высокую стабильность, эффективность регистрации и энергетическое разрешение спектрометра. Система термостабилизации с термоэлектрическим охладителем позволяет проводить измерения при изменении температуры окружающего воздуха в диапазоне температур от -15 С до + 35 С. В АМТК-20 мини ЭВМ , встроеннная в электронный блок, обеспечивает эффективное интеллектуальное оснащение прибора, включающее варьирнемую,по согласованию с заказчиком обработку РФ спектров и диалоговый режим общения с оператором, распечатку протокола на месте инспекции объекта и другие возможности. В АМТК-21 для храненияи обработки данных используется внешний компьютер (типа Laptop и Notebook), который соединен с электронным блоком через порт RS232, что расширяет возможности использования вычислительных программ.

Основные характеристики РФ анализаторов

CdTe-спектрометры для ПО «МАЯК»

1. Подключены 6 анализаторов к одному компьютеру через USB разветвитель и USB порт.
2. Каждый анализатор имеет свой адрес и свою программу управления и накопления данных.Данные с каждого анализатора сохраняются в памяти или на диске под своим именем.
3. Работа всех 6-ти приборов может быть согласована и синхронизирована во времени. На дисплей выводится от 1 до 6 спектров.