Экспериментальное исследование энергетической и экологической эффективности использования теплоты фазовых переходов поровой влаги древесины в теплонасосных сушильных камерах

The article deals with one of the most energetically and ecologically effective technologies of wood drying. Special construction polystyrene wall blocks are used as frame fillings of experimental the drying chamber according to the technology “Plastbau”, known with its ability to improved heat-insulating properties. The results of the experimental study of the thermal regime show the high energy and ecological efficiency of this wood drying technology.В статье рассматривается одна из наиболее энергетически и экологически эффективных технологий сушки древесины, базирующихся на применении тепловых насосов. Приведенные результаты экспериментальных исследований теплового режима подтверждают высокую энергетическую и экологическую эффективность рассматриваемой технологии сушки древесины

Goniometer control

The control unit for the goniometer has been developed and manufactured. The unit includes four independent programmable stepper motor control channels, three logical channels for analyzing the state of limit switches and a power supply. Powerful field-effect transistors of the company International Rectifier are used as controlled power switches. To generate output signals and communicate with a computer, an ATmega328 microprocessor is used in each control channel. This channel design allows you to control almost any type of stepper motors, you only need to replace the control program. The software is written using the WinAVR package which has a General Public License. Data transfer between the computer and the unit is carried out via the USB interface.Розроблено та виготовлено блок управління гоніометром. До складу блоку входять чотири незалежних програмованих канали керування кроковими двигунами, три логічних канали аналізу стану кінцевих вимикачів та джерело електроживлення. В якості керованих силових ключів використовуються потужні польові транзистори фірми International Rectifier. Для формування вихідних сигналів і зв’язку з комп’ютером у кожному каналі управління використовується мікропроцесор ATmega328. Така побудова каналу дозволяє управляти практично будь-яким типом крокових двигунів, потрібно тільки замінити програму управління. Програмне забезпечення написано з використанням пакета WinAVRб який має General Public License. Передача даних між комп’ютером та блоком здійснюється за допомогою USB-інтерфейсу.Разработан и изготовлен блок управления гониометром. В состав блока входят четыре независимых программируемых канала управления шаговыми двигателями, три логических канала анализа состояния конечных выключателей и источник электропитания. В качестве управляемых силовых ключей используются мощные полевые транзисторы фирмы International Rectifier. Для формирования выходных сигналов и связи с компьютером в каждом канале управления используется микропроцессор ATmega328. Такое построение канала позволяет управлять практически любым типом шаговых двигателей, требуется только заменить программу управления. Программное обеспечение написано с использованием пакета WinAVR, имеющего General Public License. Передача данных между компьютером и блоком осуществляется по USB-интерфейсу

Method for express determination of medical radionuclides ⁹⁹ᵐTc, ⁶⁷Cu concentration using spectrometer based on Si planar detector

The method of express analysis provides the measurement of radiation spectra of medical radionuclides by a detection module based on an uncooled silicon planar detector and a "scintillator-silicon photosensor" type module. A spectrometric device for express analysis of radionuclide concentration has been developed and its prototyping has been carried out, confirming the operability of the device. The spectrometer analyzer is powered from the USB port of the PC (including a laptop) that provides the possibility of autonomous operation. Test measurements were carried out using the prototype of the spectrometer and X-ray sources, as well as spectral distributions of the radiation of real samples of ⁹⁹ᵐTc in a special container (glass ampoule). For a Si-PIN-detector with a thickness of 300 μm, the emission spectrum consists of a line of ⁹⁹ᵐTc with an energy of 140.5 keV and two peaks of the characteristic X-ray radiation (CXR) of technetium. The calculation in GEANT4 shows the matching of the ⁹⁹ᵐTc activities obtained from the registration of CXR and the main line. A measurement of the technetium concentration both by the 140.5 keV line and on the CXR radiation was proposed that significantly increases the speed of the data accumulation.Методика експрес-аналізу передбачає вимір спектрів випромінювання медичних радіонуклідів детектуючим модулем на основі неохолоджуваного кремнієвого планарного детектора і модулем типу «сцинтилятор - кремнієвий фотосенсор». Розроблено спектрометричний пристрій для експрес-аналізу концентрації радіонуклідів і проведено його макетування, що підтверджує працездатність пристрою. Живлення спектрометра-аналізатора виконано від USB-порту ПК (в тому числі, ноутбука), що забезпечує можливість автономної роботи. Проведено тестові вимірювання з використанням робочого макета спектрометра і джерел рентгенівського випромінювання, а також досліджені спектральні розподіли випромінювання реальних зразків ⁹⁹ᵐТc у спеціальній упаковці (скляній ампулі). Для Si-PIN-детектора товщиною 300 мкм спектр випромінювання складається з лінії ⁹⁹ᵐТc з енергією 140,5 кеВ і двох піків характеристичного рентгенівського випромінювання технеція. Розрахунок у GEANT4 показує узгодження активностей ⁹⁹ᵐТc, отриманих по реєстрації ХРВ і основної лінії. Запропоновано вимірювання концентрації технеція не тільки по лінії 140,5 кеВ, а й по випромінюванню ХРВ, що істотно збільшує швидкість набору даних.Методика экспресс-анализа предусматривает измерение спектров излучения медицинских радионуклидов детектирующим модулем на основе неохлаждаемого кремниевого планарного детектора и модулем типа «сцинтиллятор - кремниевый фотосенсор». Разработано спектрометрическое устройство для экспресс-анализа концентрации радионуклидов и проведено его макетирование, подтверждающее работоспособность устройства. Питание спектрометра-анализатора выполнено от USB-порта ПК (в том числе, ноутбука), что обеспечивает возможность автономной работы. Проведены тестовые измерения с использованием рабочего макета спектрометра и источников рентгеновского излучения, а также исследованы спектральные распределения излучения реальных образцов ⁹⁹ᵐТс в специальной упаковке (стеклянной ампуле). Для Si-PIN-детектора толщиной 300 мкм спектр излучения состоит из линии ⁹⁹ᵐТс с энергией 140,5 кэВ и двух пиков характеристичного рентгеновского излучения технеция. Расчет в GEANT4 показывает согласие активностей ⁹⁹ᵐТc, полученных по регистрации ХРИ и основной линии. Предложено измерение концентрации технеция не только по линии 140,5 кэВ, но и по излучению ХРИ, что существенно увеличивает скорость набора данных

Registration of the thermal neutrons using uncooled Si planar detector

The registration of thermal neutrons by Si planar detector with natural metallic Gd neutron converter was performed. The ²³⁹Pu-Be(α, n) fast neutron source with flux 1.13·10⁵ с⁻¹ with paraffin moderator for obtaining of thermal neutrons was used. Control measurements of the thermal neutron flux by detector-dosimeter MKS-01R were performed. Experimental spectra for the reaction Gd(n, γ)Gd were measured. Spectra consisted of the spectra conversion electrons in energy range 30…200 keV with maximum at energy ~ 70 keV and Gd CXR lines. Background gamma-radiation was measured by Si PIN detector without Gd plate. Program code GEANT4 for the calculation of the thermal neutron flux was used.Выполнена регистрация тепловых нейтронов с помощью планарного Si-детектора с конвертором нейтронов из естественного металлического Gd. Для получения тепловых нейтронов использовался ²³⁹Pu-Be(α, n)-источник быстрых нейтронов с потоком 1,13·10⁵ с⁻¹ с замедлителем из парафина. Контрольное измерение потока тепловых нейтронов выполнено с помощью детектора-дозиметра МКС-01Р. Измерен экспериментальный спектр реакции Gd(n, γ)Gd. Спектр состоял из электронов конверсии с энергией в диапазоне 30…200 кэВ, с максимумом при энергии ~ 70 кэВ и линий ХРИ Gd. Фоновое гамма-излучение измерено Si-детектором без слоя Gd. Программный код GEANT4 использован для расчета потока тепловых нейтронов.Виконана реєстрація теплових нейтронів за допомогою планарного Si-детектора з конвертором нейтронів з природного металевого Gd . Для отримання теплових нейтронів використовувалося ²³⁹Pu-Be(α, n)-джерело швидких нейтронів з потоком 1,13·10⁵ с⁻¹ зі сповільнювачем з парафіну. Контрольне вимірювання потоку теплових нейтронів виконано за допомогою детектора-дозиметра МКС-01Р. Виміряно експериментальний спектр реакції Gd(n, γ)Gd. Спектр складався з електронів конверсії з енергією в діапазоні 30...200 кеВ, з максимумом при енергії ~ 70 кеВ і ліній ХРІ Gd. Фонове гамма-випромінювання виміряно Si-детектором без шару Gd. Програмний код GEANT4 використано для розрахунку потоку теплових нейтронів

Spectrometric stand for measuring the energy resolution of unpackaged elements of silicon planar detectors

A spectrometric stand for measuring the energy resolution of unpackaged single-channel silicon planar detectors has been developed and manufactured. The developed spectrometric stand makes it possible to reject detectors with unsatisfactory spectrometric characteristics at an early stage of manufacturing the detecting modules. Also, a technique has been developed for studying the spectrometric characteristics of unpackaged silicon detectors intended for the manufacture of detecting modules for ionizing radiation for various purposes.Розроблено та виготовлено спектрометричний стенд для вимірювання енергетичної роздільної здатності безкорпусних одноканальних кремнієвих планарних детекторів. Розроблений спектрометричний стенд дозволяє на ранній стадії виготовлення детектуючих модулів бракувати детектори з незадовільними спектрометричними характеристиками. Також розроблена методика дослідження спектрометричних характеристик безкорпусних кремнієвих детекторів, призначених для виготовлення детектуючих модулів іонізуючого випромінювання різного призначення.Разработан и изготовлен спектрометрический стенд для измерения энергетического разрешения бескорпусных одноканальных кремниевых планарных детекторов. Разработанный спектрометрический стенд позволяет на ранней стадии изготовления детектирующих модулей отбраковывать детекторы с неудовлетворительными спектрометрическими характеристиками. Также разработана методика исследования спектрометрических характеристик бескорпусных кремниевых детекторов, предназначенных для изготовления детектирующих модулей ионизирующего излучения различного назначения

Development of a portable gamma probe for registration and localization of radiation source, including medical application

Self-powered portable gamma probe has been developed on the base of silicon planar uncooled detector and CsI(Tl) scintillator. The device is designed for interoperative and extraoperative search for differences in the concentration of radiopharmaceuticals in the energy range from 100 to 360 keV. Test stand was developed for determining the angular resolution of the gamma probe.На базі кремнієвого планарного неохолоджуваного детектора і сцинтилятора СsI(Tl) розроблений портативний гамма-зонд з автономним живленням. Прилад розрахований на інтероперативний та екстраоперативний пошуки відмінностей у концентрації радіофармацевтичних препаратів у енергетичному діапазоні 100 до 360 кеВ. Розроблено тестовий стенд для визначення кутового розподілу гамма-зонда

Kharkiv test platform for research and development of Si spectrometric planar detectors and detectors arrays for medical application

A universal test platform for research and development of planar radiation detectors for use in medicine has been created having the possibility of obtaining complete information about the characteristics of the detector before creating a detecting module with specialized electronics. 5 jobs were created with the ability to perform the following work: measurement of the electrophysical characteristics of individual detectors and selected detection elements of the matrices based on the station with manual movement of microprobes; determination of the yield of suitable detector elements of matrices using a test station with automated microprobe movement and automated collection and processing of electrophysical measurement data; measurement of the energy resolution (ER) of individual silicon detectors, “scintillator-silicon photosensor” type detectors and measurement of the ER of selected matrix elements before creating a detection module with specialized electronics.Створена універсальна тестова платформа для досліджень і розробки планарних детекторів випромінювання для використань в медицині з можливістю отримання повної інформації про характеристики детектора та матриці детекторів до створення детектуючого модуля зі спеціалізованою електронікою. Створено 5 робочих місць з можливістю виконання наступних робіт: вимірювання електрофізичних характеристик окремих детекторів і обраних детектуючих елементів матриць на основі станції з ручним переміщенням мікрозондів; визначення виходу придатних детекторних елементів матриць з використанням тестової станції з автоматизованим переміщенням мікрозондів і автоматизованим накопиченням і обробкою даних електрофізичних вимірювань; вимірювання енергетичної роздільної здатності (ЕРЗ) окремих кремнієвих детекторів, детекторів типу «сцинтилятор-кремнієвий фотосенсор» і вимір ЕРЗ обраних елементів матриць до створення детектуючого модуля зі спеціалізованою електронікою.Создана универсальная тестовая платформа для исследований и разработки планарных детекторов излучения для использования в медицине с возможностью получения полной информации о характеристиках детектора и матриц детекторов для создания детектирующего модуля со специализированной электроникой. Созданы 5 рабочих мест с возможностью выполнения следующих работ: измерение электрофизических характеристик отдельных детекторов и выбранных детектирующих элементов матриц на основе станции с ручным перемещением микрозондов; определение выхода годных детекторных элементов матриц с использованием тестовой станции с автоматизированным перемещением микрозондов и автоматизированным накоплением и обработкой данных электрофизических измерений; измерение энергетического разрешения (ЭР) отдельных кремниевых детекторов, детекторов типа «сцинтиллятор-кремниевый фотосенсор» и измерение ЭР выбранных элементов матриц для создания детектирующего модуля со специализированной электроникой

Development of a measuring channel for low currents integrating on Analog Devices components and Arduino modules for physical experiments

The development of low currents measuring channel necessary to ensure the operation of the experimental complex based on a linear electron accelerator with energy of 30 MeV at IHEPNP NSC KIPT for fundamental and applied research on the interaction of high-energy electrons with amorphous and single-crystal structures is described. The channel makes it possible to measure currents of the order of 0.1 nA and less, with an accuracy better than 0.1 %, and is connected to an upper-level computer via the USB interface.Представлено розробку вимірювального каналу малих струмів, необхідного для забезпечення функціонування експериментального комплексу на базі лінійного прискорювача електронів з енергією 30 МеВ ІФВЕЯФ ННЦ ХФТІ для фундаментальних та прикладних досліджень щодо взаємодії електронів високих енергій з аморфними та монокристалічними структурами. Канал дозволяє вимірювати струми порядку 0,1 нА і менше, з точністю не гірше 0,1 %, і має зв’язок з ЕОМ верхнього рівня за інтерфейсом USB

Low-energy X-ray radiation after the biological shielding of electron accelerators

The bremsstrahlung of electrons from thick converters and its passage through concrete shielding of accelerators at different angles to the axis of the electron beam were calculated using GEANT4. Numerical estimates of the residual low-energy component of X-ray radiation after passing through the biological protection were carried out at an electron energy of up to 300 MeV. Additional reasons for the possible appearance of soft X-ray radiation after the shielding are considered. Experimental measurements of the spectral and dosimetric characteristics were performed by a silicon uncooled detector with the energy resolution of ~ 1 keV and spectral sensitivity in the range 5...150 keV. The comparison of the estimated dose (using the number of counts in Si detector) with indications of dosimeters was made.У GEANT4 розраховано гальмівне випромінювання електронів з товстих перетворювачів і проходження випромінювання через бетонне екранування прискорювачів під різними кутами до осі електронного пучка. Проведені численні оцінки залишкової низькоенергетичної складової рентгенівського випромінювання після проходження біологічного захисту при енергії електронів до 300 МеВ. Розглянуто додаткові причини появи м'якого рентгенівського випромінювання після проходження захисту. Експериментальні виміри спектральних та дозиметричних характеристик виконувалися кремнієвим неохолодженим детектором з енергетичним дозволом ~ 1 кеВ і спектральною чутливістю в діапазоні 5...150 кеВ. Проведено порівняння оціночної дози (з використанням кількості відліків у детекторі Si) з показами дозиметрів.В GEANT4 рассчитаны тормозное излучение электронов из толстых конверторов и прохождение излучения через бетонное экранирование ускорителей под разными углами к оси электронного пучка. Проведены численные оценки остаточной низкоэнергетической составляющей рентгеновского излучения после прохождения биологической защиты при энергии электронов до 300 МэВ. Рассмотрены дополнительные причины возможного появления мягкого рентгеновского излучения после прохождения защиты. Экспериментальные измерения спектральных и дозиметрических характеристик выполнялись кремниевым неохлаждаемым детектором с энергетическим разрешением ~ 1 кэВ и спектральной чувствительностью в диапазоне 5...150 кэВ. Проведено сравнение оценочной дозы (с использованием количества отсчетов в детекторе Si) с показаниями дозиметров

Spectrometric registration of x-ray and gamma radiation by detecting modules “silicon planar detector - scintillator”

The use of detection modules based on a silicon planar uncooled detector and a scintillator in combination with readout electronics makes it possible to create detection complexes for spectrometric detection of X-ray and gamma radiation in various fields of research, including nuclear physics, nuclear power engineering, high-energy physics, medicine, etc. The results of a study of detection complexes with silicon detectors with an active area of 2×2 and 5×5 mm and cesium iodide scintillators doped with thallium in the energy range from 50 keV to 0.662 MeV are presented.Використання детектуючих модулів на основі кремнієвого планарного неохолоджуваного детектора і сцинтилятора в поєднанні з реєструючою електронікою дозволяє створювати комплекси для спектрометричної реєстрації рентгенівського і гамма-випромінювання в різних областях досліджень, включаючи ядерну фізику, ядерну енергетику та інші дослідження детектуючих комплексів з кремнієвими детекторами і активною площею розміром 2×2 та 5×5 мм та сцинтиляторами з іодиду цезію, легованого талієм, у діапазоні енергії 50 кеВ…0,662 МеВ