Исследование температурного поведения сцинтилляционного детектора NaI(Tl)

Объектом исследования являются сцинтилляционные детекторы типа БДКГ для исследования влияния температуры на их показания.
Целью данной работы является исследование температурной зависимости показаний детектора гамма-излучения в климатической камере, для расчета поправочного коэффициента на колебания температуры окружающей среды.
Был проведен эксперимент в климатической камере, полученные результаты подтверждают некорректность показаний исследуемых детекторов. На основе экспериментальных данных рассчитан коэффициент корректировки на температуры для перерасчета скорости счета импульсов в мощность дозы.

Введение …………………………………………………………………………………………….. 14
1 Обзор литературы……………………………………………………………………………….. 15
1.1 Сцинтилляторы ………………………………………………………………………………… 15

1.1.1 Характеристики сцинтилляторов ……………………………………………………. 15
1.1.2 Иодид натрия, активированный таллием NaI (Tl) …………………………….. 16
1.1.3 Температурные характеристики NaI(Tl) ………………………………………….. 17

1.2 Фотоэлектронный умножитель …………………………………………………………. 19

1.2.1 Принцип работы и характеристики …………………………………………………. 19
1.2.2 Темновой ток и шумы ФЭУ ……………………………………………………………. 22
1.2.3 Влияние температуры окружающей среды на работу фотоумножителя
…………………………………………………………………………………………………………….. 24

1.3 Методы стабилизации ………………………………………………………………………. 25

1.3.1 Эталонные источники излучения ……………………………………………………. 25
1.3.2 Стабилизация работы ФЭУ …………………………………………………………….. 28
1.3.4 Программный алгоритм …………………………………………………………………. 29

1.4 Влияние температуры на показания детектора при малых дозах………….. 30
2 Экспериментальная часть ……………………………………………………………………. 32

2.1 Сцинтилляционный детектор ……………………………………………………………. 32
2.2 Климатическая камера ……………………………………………………………………… 33
2.3 Постановка эксперимента …………………………………………………………………. 34
2.4 Анализ результатов ………………………………………………………………………….. 35

3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 43

3.1 Предпроектный анализ……………………………………………………………………… 43

3.1.1 Анализ конкурентных технических решений …………………………………… 43

3.1.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………… 45

3.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………………… 45
3.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………………… 45

3.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………… 47

3.2.3 Разработка графика проведения исследования …………………………………. 47

3.3 Бюджет научного исследования ………………………………………………………… 50

3.3.1 Расчет материальных затрат НИ ……………………………………………………… 51

3.3.2 Специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ . 51

3.3.3 Основная заработная плата …………………………………………………………….. 53

3.3.4 Дополнительная заработная плата научно-производственного персонала
…………………………………………………………………………………………………………….. 54

3.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …………. 55

3.3.6 Накладные расходы ……………………………………………………………………….. 55

3.3.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта … 56

3.4 Определение ресурсоэффективности исследования ……………………………. 56

3.5 Заключение по разделу «Финансовый менеджмент» …………………………… 60
4 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 61

4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 61
4.2. Производственная безопасность ………………………………………………………. 62

4.2.1 Отклонение параметров микроклимата …………………………………………… 64

4.2.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны …………………………………….. 65

4.2.3 Превышение уровня шума ……………………………………………………………… 66

4.2.4 Электромагнитные поля …………………………………………………………………. 66

4.2.5 Статические физические перегрузки, связанные с рабочей позой ……… 67

4.2.6 Поражение электрическим током ……………………………………………………. 68

4.3. Экологическая безопасность ……………………………………………………………. 70
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 71
4.5 Выводы по разделу «Социальная ответственность» ……………………………. 72
Заключение …………………………………………………………………………………………… 74
Список используемых источников ………………………………………………………….. 75

В ходе выполнения работы был проведен эксперимент в климатической
камере с использованием двух сцинтилляционных детекторов. Анализ
полученных результатов показал следующее:
— значения мощности амбиентного эквивалента дозы (мощности дозы),
рассчитанные встроенным алгоритмом, дают искаженные результаты в
зависимости от температуры окружающей среды;
— выявлена зависимость показаний детектора от метеорологических
условий окружающей среды, по которому было определено выражение для
поправочного коэффициента на температуру;
-в области малых доз (мощности дозы) обнаружена слабая
зависимость показаний сцинтилляционного детектора от температуры
окружающей среды.
В связи с тем, что впервые были использованы фоновые значения
мощности и скорости счёта гамма-излучения как эталонного источника
излучения для калибровки показаний детектора по температуре, выявлена
необходимость проведения более длительного эксперимента. Это позволит
уменьшить погрешность измерений скорости счета импульсов, что в свою
очередь должно дать более точное уравнение зависимости показаний
детектора от температуры.
Найденный поправочный коэффициент по температуре рекомендуется
учесть либо в алгоритме прибора, либо на этапе обработки данных
измеренных скорости счёта импульсов и мощности дозы для автоматической
стабилизации.
Планируется использовать данную методику для температурной
стабилизации показаний детектора в низкофоновых подводных измерениях.