Electro-purification studies and first measurement of relative permittivity of TMBi

A new type of detector for positron-emission tomography (PET) has been proposed recently, using a heavy organo-metallic liquid - TriMethyl Bismuth (TMBi) - as target material. TMBi is a transparent liquid with the high Z element Bismuth contributing 82% of its mass. 511keV annihilation photons are converted efficiently into photo-electrons within the detector material producing both Cherenkov light and free charge carriers in the liquid. While the optical component enables a fast timing, a charge readout using a segmented anode can provide an accurate position reconstruction and energy determination. The charge measurement requires a high level of purification, as any electronegative contaminants cause signal degradation. In addition to the purity requirements, the reactive nature of TMBi poses many challenges that need to be met until a fully functioning detector for PET applications can be realized. The paper presents an experimental setup that aims to remove electronegative impurities by electrostatic filtering and to characterise the properties of TMBi, e.g. the relative permittivity, for its application as a detector medium for charge read out

Методика регистрации тепловых нейтронов двухканальной спектрометрической системой на основе неохлаждаемых Si-детекторов и гадолиниевого конвертора

Разработана блок-схема и выполнено макетирование малогабаритной двухканальной спектрометрической детектирующей системы для регистрации тепловых нейтронов. Спектрометрическая система создается на основе кремниевых планарных неохлаждаемых детекторов и конвертора из металлического гадолиния. Разработана методика измерения плотности потока (флюенса) тепловых нейтронов для применения в ядерной физике и ядерной медицине. Двухдетекторная спектрометрическая система на основе планарных Siдетекторов и Gd-конвертора позволяет выполнять регистрацию тепловых нейтронов по выходу конверсионных электронов с возможностью учета фонового излучения. В экспериментах использовались источник быстрых нейтронов ²³⁹Pu-Be (α, n) и парафиновый замедлительРозроблено блок-схему і виконано макетування малогабаритної двоканальної спектрометричної детектуючої системи для реєстрації теплових нейтронів. Спектрометрична система створюється на основі кремнієвих планарних неохолоджуваних детекторів і конвертора з металевого гадолінію. Розроблено методику вимірювання щільності потоку (флюенсу) теплових нейтронів для застосування в ядерній фізиці та ядерній медицині. Дводетекторна спектрометрична система на основі планарних Si-детекторів і Gd-конвертора дозволяє виконувати реєстрацію теплових нейтронів по виходу конверсійних електронів з можливістю обліку фонового випромінювання. В експериментах використовувались джерело швидких нейтронів ²³⁹Pu-Be (α, n) і парафіновий сповільнювач.A block diagram was developed and a working model of a small-sized two-channel spectrometric detection system was produced for thermal neutrons registration. The spectrometric system is created on the basis of silicon planar uncooled detectors and a converter made of metallic gadolinium. A technique has been developed for measuring the flux density (fluence) of thermal neutrons for use in nuclear physics and nuclear medicine. A two-detector spectrometric system based on planar Si detectors and Gd converter allows thermal neutrons registration using the conversion electrons output with the possibility of background radiation accounting. The fast neutron source ²³⁹Pu-Be (α, n) and the paraffin moderator were used in the experiments

Гарантування пожежної безпеки на відкритих складах виробничих об'єктів

Problem statement.In the field of fire safety, the term "fire risk" is used, ie it is a measure of fire danger potential of  protection objects  and its consequences for people and material values. Safeguarding the fire safety of security objects consists of identifying, analyzing and evaluating fire risk, which allows the development and implementation of appropriate measures to reduce it to an acceptable level. The most dangerous fires are fires in open warehouses of production facilities. In most cases, such fires, if not detected earlier, have time to spread over large areas and cause material damage. In most cases, fire protection in the open warehouses of production facilities, taking into account the fire risk, is practically non-existent. Therefore, investigating the issue of fire safety at these sites, taking into account the fire risk and the use of automatic fire alarms and fire alarm systems, is an urgent and timely task. Purpose of the article. To develop a methodology for providing fire safety for open warehouses of manufacturing facilities, taking into account fire risk and using automatic fire alarms and alerts. Problem and its solution.The task to determine service area for fire detectors and detectors in open warehouses of production facilities was set and solved. In addition, dependencies were obtained to determine the components of fire risk. An example of determining fire risk for open timber composition was considered. The results of the calculations performed for the above example confirmed the reliability of the developed methodology of ensuring fire safety for open warehouses of production facilities. Conclusion. 1. A methodology for ensuring fire safety for open warehouses of production facilities was developed, taking into account the fire risk and thereby ensuring the inadmissibility of serious consequences from the fire for the working warehouse. 2. The following set of fire protection systems and systems provides acceptable fire risk for the object of protection for up to 10 years of their operation. Therefore, the arrangement of open warehouses with such fire-fighting equipment and systems is mandatory. 3. The dependencies developed to determine the components of fire risk were based on the basic principles of the theory of reliability and showed high reliability and adequacy with the true values considered in the example.Постановка проблемы. В сфере пожарной безопасности пользуются термином «пожарный риск», то есть это мера возможности реализации пожарной опасности объектов защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей. Обеспечение пожарной безопасности объектов защиты состоит из определения, анализа и оценки пожарного риска и позволяет разрабатывать и внедрять соответствующие меры для его уменьшения до приемлемого значения. Наиболее опасными являются пожары на открытых складах производственных объектов. Такие пожары в большинстве случаев при несвоевременном их обнаружении успевают распространиться на значительные площади и нанести соответствующие материальные убытки. В большинстве случаев противопожарная защита на открытых складах производственных объектов с учетом пожарного риска практически не выполняется. Поэтому исследование вопроса обеспечения пожарной безопасности на этих объектах с учетом пожарного риска и применения автоматической пожарной сигнализации и системы оповещения о пожаре является актуальной задачей. Цель исследования −разработать методологию обеспечения пожарной безопасности для открытых складов производственных объектов с учетом пожарного риска и использованием автоматической пожарной сигнализации и оповещения. Поставлена и решена задача по определению площади обслуживания пожарными извещателями и извещателями на открытых складах производственных объектов. Кроме того, получены зависимости для определения составляющих пожарного риска. Рассмотрен пример определения пожарного риска для открытого склада лесоматериалов. Результаты расчетов, выполненных для приведенного примера, подтвердили достоверность разработанной методологии обеспечения пожарной безопасности для открытых складов производственных объектов. Выводы и конкретные предложения. 1. Разработана методология обеспечения пожарной безопасности для открытых складов производственных объектов с учетом пожарного риска и тем самым обеспечения недопустимости тяжких последствий пожара для работающих склада. 2. Приведенный комплекс противопожарных средств и систем обеспечивает допустимый пожарный риск для объекта защиты в течение почти 10 лет их эксплуатации. Поэтому обустройство открытых складов такими противопожарными средствами и системами обязательно. 3. Разработанные зависимости для определения составляющих пожарного риска базировались на основных положениях теории надежности и показали высокую надежность и адекватность реальным значениям, рассмотренным в примере.Постановка проблеми. У сфері пожежної безпеки користуються терміном «пожежний ризик», тобто це міра можливості реалізації пожежної небезпеки об’єктів захисту та її наслідків для людей і матеріальних цінностей. Гарантування пожежної безпеки об’єктів захисту складається з визначення, аналізу та оцінювання пожежного ризику, що дозволяє розробляти і впроваджувати відповідні заходи для його зменшення до прийнятного значення. Найбільш небезпечні пожежі на відкритих складах виробничих об’єктів. Вони в більшості випадків у разі невчасного їх виявлення встигають розповсюдитись на значні площі і завдати великих матеріальних збитків. У більшості випадків протипожежний захист на відкритих складах виробничих об'єктів з урахуванням пожежного ризику практично не виконується. Тому дослідження питання гарантування пожежної безпеки на цих об’єктах з урахуванням пожежного ризику і застосування автоматичної пожежної сигналізації та системи сповіщення про пожежу − актуальне завдання. Мета дослідження − розробити методологію гарантування пожежної безпеки для відкритих складів виробничих об’єктів з урахуванням пожежного ризику і використанням автоматичної пожежної сигналізації та сповіщення. Поставлено і розв’язано задачу з визначення площі обслуговування пожежними сповіщувачами та сповіщувачами на відкритих складах виробничих об'єктів. Крім того, отримано залежності для визначення складових пожежного ризику. Розглянуто приклад визначення пожежного ризику для відкритого складу лісоматеріалів. Результати розрахунків, які виконувалися для наведеного прикладу, підтвердили достовірність розробленої методології забезпечення пожежної безпеки для відкритих складів виробничих об’єктів. Висновки та конкретні пропозиції. 1. Розроблено методологію гарантування пожежної безпеки для відкритих складів виробничих об’єктів з урахуванням пожежного ризику і тим самим забезпечення недопустимості тяжких наслідків від пожежі для працівників складу. 2. Наведений комплекс протипожежних засобів і систем забезпечує допустимий пожежний ризик для об’єкта захисту протягом майже 10 років їх експлуатації. Тому облаштування відкритих складів такими протипожежними засобами і системами обов’язкове. 3. Розроблені залежності для визначення складових пожежного ризику базувалися на основних положеннях теорії надійності і показали високу надійність та адекватність дійсним значенням, які розглядалися в прикладі

Scintillating properties of today available lead tungstate crystals

International audienceIn the context of the ClearMind project, we measured the scintillating properties, as induced from gamma ray interactions, of today available PbWO4 crystal. We measured scintillation's yields and time constants by measuring the signal shape measured on a fast photo-multiplier and deconvoluting it from the instrumental effects. For the doped crystals at room temperature, we measured a fast scintillation component, with time constants of 2 ns, 55 % of the total light yield, and a slow component of 6 ns. We observe a significant increase of the light yield for the slow component when the temperature decreases and simultaneous increase of the time constants, but no increase in the fast component light yield. Our measurements reproduce the main qualitative features of PbWO4 crystals quoted in the literature. Quantitatively though, we measured significantly shorter time constants and larger light yields. This is explained by a rigorous treatment of the instrumental contributions in the measurements. Results are discussed and prospect for future developments “tailored” for the ClearMind project are presented

Modelisation of Light Transmission through Surfaces with Thin Film Optical Coating in Geant4

International audienceSurfaces with optical coating may be used to improve light transmission between a scintillating crystal and a photodetector. For the ClearMind project, we develop a detection module made of a PbWO4 crystal and a photocathode directly deposited on a thin passivation film coating the crystal face. Scintillation photons will then be transmitted through this thin film that has a thickness of the order of the scintillation light wavelength. Interference phenomena and frustrated transmission beyond the limit angle have then to be considered. We present the modelisation of light transmission through surfaces with optical coating with Geant4, which is achieved by defining a new method that provides a probability of transmission of a visible-UV photons through the coated interfac

Development of the fast and efficient gamma detector using Cherenkov light for TOF-PET

International audienc

Electro-purification studies and first measurement of relative permittivity of TMBi

A new type of detector for positron-emission tomography (PET) has been proposed recently, using a heavy organo-metallic liquid - TriMethyl Bismuth (TMBi) - as target material. TMBi is a transparent liquid with the high Z element Bismuth contributing 82% of its mass. 511keV annihilation photons are converted efficiently into photo-electrons within the detector material producing both Cherenkov light and free charge carriers in the liquid. While the optical component enables a fast timing, a charge readout using a segmented anode can provide an accurate position reconstruction and energy determination. The charge measurement requires a high level of purification, as any electronegative contaminants cause signal degradation. In addition to the purity requirements, the reactive nature of TMBi poses many challenges that need to be met until a fully functioning detector for PET applications can be realized. The paper presents an experimental setup that aims to remove electronegative impurities by electrostatic filtering and to characterise the properties of TMBi, e.g. the relative permittivity, for its application as a detector medium for charge read out

Electro-purification studies and first measurement of relative permittivity of TMBi

A new type of detector for positron-emission tomography (PET) has been proposed recently, using a heavy organo-metallic liquid - TriMethyl Bismuth (TMBi) - as target material. TMBi is a transparent liquid with the high Z element Bismuth contributing 82% of its mass. 511keV annihilation photons are converted efficiently into photo-electrons within the detector material producing both Cherenkov light and free charge carriers in the liquid. While the optical component enables a fast timing, a charge readout using a segmented anode can provide an accurate position reconstruction and energy determination. The charge measurement requires a high level of purification, as any electronegative contaminants cause signal degradation. In addition to the purity requirements, the reactive nature of TMBi poses many challenges that need to be met until a fully functioning detector for PET applications can be realized. The paper presents an experimental setup that aims to remove electronegative impurities by electrostatic filtering and to characterise the properties of TMBi, e.g. the relative permittivity, for its application as a detector medium for charge read out

Design study of a “scintronic” crystal targeting tens of picoseconds time resolution for gamma ray imaging: the ClearMind detector

International audienceWe describe the concept of a new gamma ray “scintronic” detector targeting a time resolution of the order of 25 ps FWHM, with millimetric volume reconstruction and high detection efficiency. Its design consists of a monolithic large PbWO4 scintillating crystal with an efficient photocathode directly deposited on it. With an index of refraction higher for the photocathode than for the crystal, this design negates the total reflection effect of optical photons at the crystal/photo-detector optical interface, and thus largely improves optical coupling between the crystal and the photodetector. This allows to detect efficiently the Cherenkov light produced by 511 keV photoelectric conversions in PbWO4, and to optimize the detector time resolution. Furthermore, the low-yield, fast scintillation light produced additionally by PbWO4 increases the detected photon statistics by a factor 10, thus fostering accurate (3 dimensional) localization of the gamma ray interaction within the crystal and providing a fair measurement of the deposited energy. This paper lists the technological challenges that have to be overcome in order to build this “scintronic” detector. We show that all the key technologies have now been demonstrated and present results of a preliminary Monte Carlo simulation, which include an innovative event reconstruction algorithm to support the claimed performances of the detector