Cámara tolerante a la radiación.

Una cámara tolerante a la radiación para uso en entornos con fuerte radiación ionizante,

que comprende un sensor de imagen electrónico (11), un grupo de lentes (13) y un recinto de blindaje contra la radiación de neutrones (18) que tiene una abertura (28) para permitir el paso de luz al sensor de imagen (11), caracterizada:

porque el sensor de imagen (11) y el grupo de lentes (13) están dispuestos en un módulo de cámara (10) que forma parte de la cámara;

porque el módulo de cámara (10) está dispuesto en dicho recinto (18);

porque la cámara comprende además un elemento de refrigeración de absorción de calor (20) que está conectado al módulo de cámara (10) para disipar el calor del mismo;

porque la cámara comprende además una protección (44) hecha de material de blindaje contra radiación y dispuesta fuera de dicho recinto;

porque la cámara además comprende un soporte motorizado; y

porque el recinto (18) con el módulo de cámara (10) en él está dispuesto en dicho soporte motorizado para ser girado por el soporte motorizado en relación a dicha protección (44) entre una posición de descanso en la que la abertura (26) del recinto (18) está dirigida hacia dicha protección (44) y una posición ajustable de funcionamiento en la que la abertura (26) del recinto (18) está destapada.

Cámara tolerante a la radiación

Campo técnico Esta invención se refiere a una cámara tolerante a la radiación, que comprende un módulo de cámara que tiene un sensor de imagen electrónico y un recinto de blindaje contra radiación, teniendo dicho recinto una abertura para permitir el paso de luz al sensor de imagen. La cámara está formada para ser usada principalmente para propósitos de monitorización en entornos con fuerte radiación ionizante, principalmente radiación gamma y de neutrones. En la industria de la energía nuclear se puede utilizar en sistema de vigilancia de reacción y contención, inspección de piscina de combustible y “misiones” de inspección para desmantelamiento. También se puede utilizar en la industria de la radioterapia, por ejemplo para monitorizar pacientes durante la radioterapia. La invención está indicada específicamente para funcionar en un entorno de radiación de neutrones.

Técnica anterior

El documento US 7.402.802 B1 describe una cámara de infrarrojos que incluye un alojamiento que tiene una pluralidad de agujeros, con un obturador, unas lentes, un detector de infrarrojos, y un primer espaciador dispuesto dentro del alojamiento. El primer espaciador está asegurado dentro del alojamiento por un adhesivo dispuesto en uno o más de los agujeros del alojamiento.

El documento WO 2004/051986 A1 describe un sistema y un método de refrigeración de una cámara CCD empleando un diseño de alojamiento de material compuesto que permite que el lado frío de un TEC se monte relativamente cerca del CCD y el lado caliente del TEC se aísle de la cavidad del alojamiento en la que reside el CCD.

El documento GB 921100 A describe un aparato que comprende una fuente de neutrones, un detector de rayos gamma y un equipo electrónico utilizado para medir captura de neutrones de espectro de rayos gamma en un pozo.

El documento JP 2003289458 describe una cámara resistente a la radiación donde el CCD se mueve en formación de imágenes a una posición en la que el CCD está frente a una abertura de un miembro de blindaje contra rayos gamma de una cara delantera y se mueve en no formación de imágenes a una posición rodeada por un miembro de blindaje contra rayos gamma a fin de proteger el CCD de los rayos gamma en la no formación de imágenes.

El documento JP 2003289498 describe una cámara resistente a la radiación con recinto de blindaje contra rayos gamma y neutrones. Las figuras 5 y 6 muestran realizaciones donde el sensor CCD está accionado o alejado de las partes de la lente y la abertura donde la potencia está apagada.

En muchas aplicaciones hoy se utilizan cámaras de tubo en los entornos antes mencionados porque son más tolerantes a la radiación en comparación con cámaras que se proporcionan con sensores de imagen CCD o CMOS. Normalmente es posible separar cualquier unidad de control electrónico necesaria del entorno activo de radio y así evitar o limitar algunos efectos graves de la radiación. Las condiciones de utilizar otros tipos de cámaras y específicamente cámaras digitales son, sin embargo, diferentes.

La radiación ionizante afecta y finalmente destroza el equipo electrónico, específicamente circuitos de voltaje bajo y circuitos más compactos y circuitos con alta resolución espacial. La radiación ionizante provoca principalmente daños temporales, llamados errores de software, o daños de eventos individuales, y daños permanentes, llamados desplazamientos atómicos.

Dispositivos comercialmente disponibles de hoy sufren de estos efectos y producen imágenes de calidad continuamente deteriorada. Las cámaras y lógica de control asociada se romperán o tendrán un nivel de rendimiento que disminuirá sólo después de un corto período de uso en el duro entorno antes descrito. Aún hay necesidad de mejor calidad de imágenes que se puede lograr con sensores de imagen digital y también una necesidad de 55 cámaras que duren más en tales entornos.

Sumario de la invención Una cámara de acuerdo con la invención se expone en la reivindicación 1.

Según la invención un módulo de cámara digital que tiene un sensor de imagen electrónico está encerrado por un recinto de blindaje contra la radiación. Una abertura en el recinto permitirá el paso de luz en el sensor de imagen. El recinto está hecho de un material que tiene núcleos de poca masa. En tal material los neutrones pueden transferir grandes cantidades de su energía al núcleo de luz a través de colisiones. En numerosas realizaciones se añade 65 boro al material del recinto para capturar neutrones térmicos resultantes de las colisiones.

El recinto completo en una realización se puede girar o inclinar entre varias posiciones de funcionamiento en las que la abertura está destapada y dirigida hacia un objeto observado, y una posición de descanso en la que la abertura se dirige hacia una protección de material de blindaje contra la radiación. Un lado posterior del recinto estará eficazmente protegido por la protección en la posición de funcionamiento.

La abertura del recinto está preferiblemente cubierta de una cubierta delantera transparente que permite la transmisión de luz y permite que una imagen se recoja por el sensor de imagen. El tamaño de la cubierta delantera transparente es suficiente para proporcionar un ángulo de visión deseado. Preferiblemente la cubierta delantera también está hecha de un material que tiene núcleo de masa baja.

Para mejorar aún más el blindaje contra efectos de la radiación el módulo de cámara está conectado térmicamente a un elemento de refrigeración de absorción de calor que facilitará y mejorará la disipación de calor del módulo de cámara. El elemento de refrigeración puede incluir un módulo de refrigeración termoeléctrico, como un módulo que utiliza el efecto Peltier. La capacidad de refrigeración del módulo de refrigeración se puede mejorar aún más por

medios de disipación de calor que se extienden por el exterior del recinto desde el elemento de refrigeración. En una realización los medios de disipación de calor comprenden tubos de calor. Refrigerando el módulo de cámara para bajar las temperaturas, por ejemplo unos pocos grados por encima de cero, o unos 2ºC a 5ºC, la calidad de imagen desde el módulo de cámara mejorará sustancialmente.

El recinto puede tener un espesor medio de unos pocos centímetros, por ejemplo cinco centímetros. Con tal grosor el material proporcionará suficiente atenuación de radiación de neutrones.

En varias realizaciones el módulo de cámara comprende una cámara estándar que incluye sensor y electrónica asociada que está montada en un alojamiento aislado y sellado. En varias realizaciones el alojamiento comprende una capa a prueba de humedad, para asegurar que el contenido de humedad dentro del alojamiento se mantiene a un nivel bajo. Se puede disponer otra capa de blindaje contra radiación hecha de plomo, tungsteno u otro material con propiedades de construcción y protección similares para proteger el módulo de cámara de otra radiación, por ejemplo radiación gamma.

Breve descripción de los dibujos Con el fin de que se entienda fácilmente la forma en la que obtienen las ventajas y los objetos de la invención citados anteriormente y otros, una descripción más particular de la invención brevemente descrita anteriormente se ofrecerá por referencia a realizaciones específicas de la misma que se ilustran en los dibujos anexos.

Entendiéndose que estos dibujos sólo representan realizaciones típicas de la invención y por lo tanto no se considera que sean limitantes de su alcance, la invención se describirá y explicará con especificidad y detalle adicionales a través del uso de los dibujos que se acompañan, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva esquemática y en parte en corte de una realización de una cámara según la invención incluyendo un módulo de cámara,

la figura 2 es una vista en perspectiva esquemática de una realización de un recinto incluido en una cámara según la invención,

la figura 3 es una vista en perspectiva esquemática de una realización de un alojamiento con medios de disipación de calor incluidos en una cámara según la invención,

la figura 4 es una vista en perspectiva esquemática del recinto de la figura 2 girado hasta una posición segura,

la figura 5 es una vista en perspectiva esquemática de una realización de una cámara totalmente equipada según la invención, y

la figura 6 es una vista en perspectiva esquemática de una realización de un elemento de refrigeración de absorción 55 de calor conectado térmicamente al módulo de cámara.

Descripción... [Seguir leyendo]

1.Una cámara tolerante a la radiación para uso en entornos con fuerte radiación ionizante, que comprende un sensor de imagen electrónico (11) , un grupo de lentes (13) y un recinto de blindaje contra la radiación de neutrones (18) que 5 tiene una abertura (28) para permitir el paso de luz al sensor de imagen (11) , caracterizada:

porque el sensor de imagen (11) y el grupo de lentes (13) están dispuestos en un módulo de cámara (10) que forma parte de la cámara;

porque el módulo de cámara (10) está dispuesto en dicho recinto (18) ;

porque la cámara comprende además un elemento de refrigeración de absorción de calor (20) que está conectado al módulo de cámara (10) para disipar el calor del mismo;

porque la cámara comprende además una protección (44) hecha de material de blindaje contra radiación y dispuesta fuera de dicho recinto;

porque la cámara además comprende un soporte motorizado; y

porque el recinto (18) con el módulo de cámara (10) en él está dispuesto en dicho soporte motorizado para ser girado por el soporte motorizado en relación a dicha protección (44) entre una posición de descanso en la que la abertura (26) del recinto (18) está dirigida hacia dicha protección (44) y una posición ajustable de funcionamiento en la que la abertura (26) del recinto (18) está destapada.

2. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 1, en la que el elemento de refrigeración de absorción de calor (20) está conectado térmicamente a un dispositivo de refrigeración (36) .

3. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 2, en la que el dispositivo de refrigeración (36)

comprende un módulo de refrigeración termoeléctrico (38) . 30

4. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 1, en la que tubos de calor (22) están proporcionadas para la disipación de calor desde el elemento de refrigeración de absorción de calor (20) hasta una posición fuera del recinto (18) .

5. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 4, en la que los tubos de calor (22) se extienden de manera sustancialmente horizontal.

6. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 4, en la que los tubos de calor (22) están conectados a un disipador de calor (40) montado en una pared externa del recinto (18) . 40

7. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 1, en la que el recinto (18) está hecho de un material que comprende plásticos de hidrocarburo.

8. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 7, en la que el recinto (18) está hecho de un material 45 que comprende boro.

9. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 1, en la que la abertura (26) está cubierta por un panel delantero transparente (16) .

10. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 1, en la que el módulo de cámara (10) está dispuesto en un cuerpo aislante y resistente a la humedad (12) .

11. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 10, en la que el módulo de cámara (10) está

encerrado en un alojamiento (14) . 55

12. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 11, en la que el alojamiento (14) comprende material de blindaje contra la radiación por neutrones.

13. Una cámara tolerante a la radiación según la reivindicación 10, en la que el módulo de cámara (10) está 60 encerrado en una capa de blindaje contra la radiación gamma (15)