FOTONICKÉ SENZORY S OPTICKÝMI VLÁKNY PRO MĚŘENÍ IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ - Jelínek, Michal (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2024)
Disertační práce se zaměřuje na výzkum, vývoj, návrh a experimentální ověření optovláknového systému pro měření ionizujícího záření gama. Primárním cílem výzkumu bylo vyvinout systém pro měření v prostředí s vysokou intenzitou záření a silným elektromagnetickým rušením, kde tradiční elektronické dozimetry selhávají. V práci je detailně popsána charakteristika ionizujícího záření a analyzovány různé metody jeho měření. Na základě analýzy dostupných technologií byl navržen modulární optovláknový systém, který se skládá z optické linky s radiačně odolným vícevidovým optickým vláknem, senzoru s krystalovým scintilátorem a vyhodnocovací jednotky s jednofotonovým čítačem. Před návrhem systému byly provedeny simulace a experimentální měření, které se zaměřily na maximalizaci účinnosti přenosu scintilačního světla a minimalizaci vlivu rušivých faktorů. Byla vyvinuta metodika pro výrobu radiačně odolné optické linky a senzoru s optimalizovaným spojením pro maximální zachycení scintilačního světla. Funkčnost a citlivost navrženého systému byly ověřeny experimentálně na školním reaktoru VR-1 a částicovém urychlovači IBA18/9. Výsledky měření prokázaly schopnost systému detekovat gama záření o aktivitách od 10 kBq po jednotky TBq i v náročných průmyslových podmínkách s vysokou intenzitou radiace a elektromagnetickým rušením.

This dissertation focuses on the research, development, design, and experimental verification of an optical fibre system for measuring ionizing gamma radiation. The primary aim of the research was to develop a system capable of measuring radiation in environments with high radiation intensity and strong electromagnetic interference, where traditional electronic dosimeters fail. The dissertation provides a detailed characterization of ionizing radiation and analyses various measurement methods. Based on an analysis of available technologies, a modular optical fibre system was designed, consisting of a radiation-resistant multimode optical fibre link, a sensor with a crystalline scintillator, and a readout unit with either a single-photon counter. To optimize the system, simulations and experimental measurements were performed, focusing on maximizing the efficiency of scintillation light transmission and minimizing the influence of interfering factors. A methodology for manufacturing a radiation-resistant optical fibre link and a sensor with an optimized connection for maximum scintillation light capture was developed. The functionality and sensitivity of the proposed system were experimentally verified on the VR-1 training reactor and the IBA18/9 particle accelerator. Measurement results demonstrated the system's ability to detect gamma radiation from activity 10 kBq to TBq even in challenging industrial environments with high radiation intensity and electromagnetic interference.
PHOTONIC FIBRE OPTIC SENSORS FOR MEASURING IONISING RADIATION
Keywords: Optovláknový senzor; Ionizující záření; Gama záření; Optická vlákna; Scintilační krystaly; Fotonásobič; Jednofotonový čítač; Radiační odolnost; Optical fibre sensor; Ionizing radiation; Gamma radiation; Optical fibers; Scintillation crystals; Photomultiplier tube; Single-photon counter; Radiation resistance