Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การพัฒนาหัววัดรังสีเอกซ์ชนิดพรอพอร์ชันแนลก๊าซไหลที่ไวต่อตำแหน่งราคาประหยัด

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Development of an economical position-sensitive gas flow proportional x-ray detector

Year (A.D.)

1998

Document Type

Thesis

First Advisor

สุวิทย์ ปุณณชัยยะ

Second Advisor

นเรศร์ จันทน์ขาว

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

นิวเคลียร์เทคโนโลยี

DOI

10.58837/CHULA.THE.1998.798

Abstract

ได้พัฒนาหัววัดรังสีเอกซ์ชนิดพรอพอร์ชันแนลก๊าซไหลที่ไวต่อตำแหน่งแบบประหยัดสำหรับใช้วัดตำแหน่งการไอออไนซ์ของรังสีเอกซ์พลังงานต่ำ โดยใช้วัสดุและอุปกรณ์ที่หาได้ง่ายแคโทดของหัววัดรังสีเลือกใช้เหล็กกล้าไร้สนิม 304 ทรงกระบอกกลม มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 20 mm หนา 1 mm ยาว 300 mm จัดช่องหน้าต่างรับรังสีขนาดกว้าง 2 mm ยาว 200 mm ใช้แผ่นไมลาร์ความหนา 0.3 mg/cm2 เป็นหน้าต่างรับรังสี ส่วนแอโนดความต้านทางสูงซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของหัววัดรังสีที่ไวต่อตำแหน่งทำจากสายไนลอนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 110 mum เคลือบด้วยผงคาร์บอนละเอียด โดยควบคุมขนาดและความสม่ำเสมอของความต้านทานได้ด้วยความเร็วรอบของเครื่องกรอสายลวด เส้นแอโนดความต้านทานสูงที่ทำอย่างง่ายดังกล่าว สามารถใช้แทนเส้นแอโนดที่ผลิตจากควอตซ์ไฟเบอร์เคลือบไพโรไลติกคาร์บอนซึ่งมีราคาสูงได้ดี สำหรับหัววัดรังสีที่พัฒนาขึ้น ใช้เส้นแอโนดที่มีความต้านทาน 50 k/mm และก๊าซอาร์กอน-มีเทน (P-10) ที่อัตราไหลของก๊าซ 1 liter/min มีช่วงพลาโต 2400 V-2800V จากผลทดสอบการวัดตำแหน่งรังสีเอกซ์ด้วยต้นกำเนิดรังสีเอกซ์ Fe-55 พลังงาน 5.9 keV ความแรง 5 mCi ซึ่งจัดช่องยังคับลำรังสีขนาด 0.4 mm เปรียบเทียบการวัดตำแหน่งระหว่างวิธีการวัดสัดส่วนประจุและวิธีการวัดเวลาขาขึ้นของสัญญาณพัลส์ พบว่าความสามารถในการแจกแจงตำแหน่งและความเป็นเชิงเส้นของการวัดตำแหน่ง ด้วยวิธีวัดสัดส่วนประจุ (charge division) เท่ากับ 7 mm FWHM และ 0.941 ตามลำดับ ขณะที่การวัดตำแหน่งด้วยวิธีวัดเวลาขาขึ้นของพัลส์ (rise time) ให้ผลของความสามารถในการแจกแจงตำแหน่งและความเป็นเชิงเส้นดีขึ้นเป็น 1 mm FWHM และ 0.999 ตามลำดับการเสริมคุณภาพของการวัดตำแหน่งด้วยวิธีสัดส่วนประจุต้องการวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนในทางตรงกันข้ามพบว่าการวัดตำแหน่งด้วยวิธีการวัดเวลาขาขึ้นให้คุณภาพสูงกว่าและมีระบบวัดที่ง่ายกว่า

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

An economical position sensitive x-ray proportional gas flow detector was developed with the purpose to locate ionizing events of low energy x-ray by utilizing only simple construction materials. The detector's cathode was made from a 1 mm thick 304 stainless steel pipe with an inner diameter of 20 mm and a total length of 300 mm. A 0.3 mg/cm2 thick mylar sheet was employed as an x-ray entrance window, covering an area of 2 mm in width and 200 mm in length, on the cathode. The high resistance anode, which is an important part of any position sensitive detectors, was made out of a 110 mum nylon wire coated with fine grain carbon via the use of a speed controllable winding machine providing a uniform thickness and resistance across the wire. The developed anode wire has a resistance of 50 k/mm which is compatible to a commercial pyrolytic carbon coated quartz fiber. The P-10 detecting gas was used at a flow rate of 1 liter/min resulting in the operating plateau between 2400-2800 volts. Both position determining methods either by charge division or rise time measurements were tested using a 5 mCi Fe-55 x-ray source yielding an x-ray energy of 5.9 keV with its beam collimated down to 0.4 mm. The spatial resolution and limearity obtained using the charge division method was found to be 7 mm FWHM and 0.941, respectively; while the rise time method yielded a spatial resolution of 1 mm FWHM and linearity of 0.999. To improve the spatial resotion of the charge division method, a complex electronic circuit is needed; on the contrary, the rise time method was found to give a better linearity and spatial resolution with relatively simple detection system.

Link to Full Text

Share

COinS