Long-term stability of TVO low-temperature sensors before and after gamma irradiation with a high dose
Yu. P. Filippov and V. M. Miklyaev
Joint Institute for Nuclear Research, Dubna 141980, Russia
E-mail: fyp@dubna.ru
V. V. Vainberg
Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev 03680, Ukraine
E-mail: vainberg@iop.kiev.ua, viktor.vainberg@gmail.com
Received October 15, 2020, published online February 26, 2021
Abstract
The long-term stability of well-known TVO sensors before and after gamma irradiation was investigated duringalmost 17 years. Five of six sensors, calibrated in the temperature range from 3 to 300 K, were selected according to a requirement of their relative accuracy ∆T/T ≤ ±0.25 % at the cryogenic temperature range. Long-term stability measurements made 7.5 years after calibration are in good agreement with this value at 293, 77.3, and 4.2 K. Then these sensors and the sixth sensor, taken as the “worst” one for comparison, were irradiated by the 60Co gamma source at room temperature up to the total dose of about 1 MGy. Noticeable relative temperature shifts (more than ± 0.25 %) are revealed for all the sensors after irradiation, and this fact is explained based on the model of structural changes in the volume of the sensitive element. Post-irradiation measurements carried out during 9 years at 293, 77.3, and 4.2 K indicate good stability of the sensors after irradiation.
Анотація
Досліджено довготривалу стабільність відомих температурних датчиків ТВО до та після гамма-опромінення протягом майже 17 років. П’ять із шести відібраних датчиків, відкаліброваних в діапазоні від 3 до 300 К, було відібрано відповідно до вимоги їх відносної похибки ΔТ/Т ≤ ± 0,25% в кріогенному температурному діапазоні. Вимірювання їх довготривалої стабільності, проведені через 7,5 років після калібрування, показують добру згоду з таким критерієм точності при температурах 293, 77,3 та 4,2 К. Потім ці п'ять датчиків разом з шостим, взятим в якості «найгіршого» для порівняння, опромінювалися гамма-джерелом 60Co при кімнатній температурі до сумарної дози близько 1 МГр. Після опромінення для всіх датчиків виявлено помітні відносні зсуви по температурі(більш ніж ±0,25%), які пояснюються на основі моделі структурних змін в об’ємі чутливого елемента. Післярадіаційні вимірювання, проведені протягом 9 років при температурах 293, 77,3 та 4,2 К, свідчать про добру стабільність датчиків після опромінення.
Key words: TVO temperature sensor, low temperature, composite carbon material, gamma irradiation, radiation resistance.
