სცინტილაციის დეტექტორები არის საზომი მოწყობილობის ერთ-ერთი სახეობა, რომელიც შექმნილია ელემენტარული ნაწილაკების აღმოსაჩენად. მათი თავისებურება ისაა, რომ კითხვა ხდება სინათლისადმი მგრძნობიარე სისტემების გამოყენებით. პირველად ეს ინსტრუმენტები 1944 წელს გამოიყენეს ურანის რადიაციის გასაზომად. არსებობს რამდენიმე ტიპის დეტექტორი, რომელიც დამოკიდებულია სამუშაო აგენტის ტიპზე.
დანიშნულება
სცინტილაციის დეტექტორები ფართოდ გამოიყენება შემდეგი მიზნებისთვის:
- გარემოს რადიაციული დაბინძურების რეგისტრაცია;
- ანალიზი რადიოაქტიური მასალებისა და სხვა ფიზიკური და ქიმიური კვლევები;
- გამოიყენეთ ელემენტად უფრო რთული დეტექტორული სისტემების გასაშვებად;
- ნივთიერებების სპექტრომეტრიული შესწავლა;
- სასიგნალო კომპონენტი რადიაციული დაცვის სისტემებში (მაგალითად, დოზიმეტრული მოწყობილობა, რომელიც შექმნილია გემის რადიოაქტიური დაბინძურების ზონაში შესვლის შესახებ შეტყობინებისთვის).
მრიცხველებს შეუძლიათ ორივე ხარისხის რეგისტრაციაგამოსხივება და გაზომეთ მისი ენერგია.
დეტექტორების მოწყობა
სცინტილაციის გამოსხივების დეტექტორის ძირითადი სტრუქტურა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე.
აღჭურვილობის ძირითადი ელემენტები შემდეგია:
- ფოტოგამმრავლებელი;
- სცინტილატორი შექმნილია ბროლის გისოსების აგზნების გადასაყვანად ხილულ სინათლედ და გადასაცემად ოპტიკურ გადამყვანზე;
- ოპტიკური კონტაქტი პირველ ორ მოწყობილობას შორის;
- ძაბვის სტაბილიზატორი;
- ელექტრული იმპულსების ჩაწერის ელექტრონული სისტემა.
ტიპები
არსებობს სცინტილაციის დეტექტორების ძირითადი ტიპების შემდეგი კლასიფიკაცია ნივთიერების ტიპის მიხედვით, რომელიც ფლუორესცირდება რადიაციის ზემოქმედების დროს:
- არაორგანული ტუტე ჰალოდიმეტრი. ისინი გამოიყენება ალფა, ბეტა, გამა და ნეიტრონული გამოსხივების დასარეგისტრირებლად. მრეწველობაში იწარმოება რამდენიმე სახის ერთკრისტალები: ნატრიუმის იოდიდი, ცეზიუმი, კალიუმი და ლითიუმი, თუთიის სულფიდი, ტუტე დედამიწის ლითონის ვოლფრატები. ისინი აქტიურდებიან სპეციალური მინარევებით.
- ორგანული ერთკრისტალები და გამჭვირვალე ხსნარები. პირველ ჯგუფში შედის: ანტრაცენი, ტოლანი, ტრანს-სტილბენი, ნაფტალინი და სხვა ნაერთები, მეორე ჯგუფში შედის ტერფენილი, ანტრაცენის ნარევები ნაფტალინთან, მყარი ხსნარები პლასტმასებში. ისინი გამოიყენება დროის გაზომვისთვის და სწრაფი ნეიტრონების გამოსავლენად. გამააქტიურებელი დანამატები ორგანულ სკინტილატორებში არ არისწვლილი.
- გაზის საშუალო (He, Ar, Kr, Xe). ასეთი დეტექტორები ძირითადად გამოიყენება მძიმე ბირთვების დაშლის ფრაგმენტების გამოსავლენად. გამოსხივების ტალღის სიგრძე ულტრაიისფერ სპექტრშია, ამიტომ მათ შესაბამისი ფოტოდიოდები სჭირდებათ.
სკინტილაციის ნეიტრონული დეტექტორებისთვის, რომელთა კინეტიკური ენერგია 100 კევ-მდეა, გამოიყენება თუთიის სულფიდის კრისტალები, გააქტიურებული ბორის იზოტოპით 10 და 6Li. ალფა ნაწილაკების რეგისტრაციისას თუთიის სულფიდი გამოიყენება თხელი ფენით გამჭვირვალე სუბსტრატზე.
ორგანულ ნაერთებს შორის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება სკინტილაციური პლასტმასი. ისინი წარმოადგენენ ლუმინესცენტური ნივთიერებების ხსნარებს მაღალმოლეკულურ პლასტმასებში. ყველაზე ხშირად, სკინტილაციური პლასტმასი მზადდება პოლისტიროლის საფუძველზე. თხელი ფირფიტები გამოიყენება ალფა და ბეტა გამოსხივების დასარეგისტრირებლად, ხოლო სქელი ფირფიტები გამოიყენება გამა და რენტგენის სხივებისთვის. ისინი იწარმოება გამჭვირვალე გაპრიალებული ცილინდრების სახით. სხვა ტიპის სკინტილატორებთან შედარებით, პლასტმასის სკინტილატორებს აქვთ რამდენიმე უპირატესობა:
- მოკლე ფლეშ დრო;
- გამძლეობა მექანიკური დაზიანების, ტენიანობის მიმართ;
- მახასიათებლების მდგრადობა რადიაციული ზემოქმედების მაღალი დოზებით;
- დაბალი ღირებულება;
- ადვილად გასაკეთებელი;
- მაღალი რეგისტრაციის ეფექტურობა.
ფოტომამრავლები
ამ აღჭურვილობის მთავარი ფუნქციური კომპონენტია ფოტოგამრავლება. ეს არის დამონტაჟებული ელექტროდების სისტემამინის მილში. გარე მაგნიტური ველებისგან დასაცავად იგი მოთავსებულია მაღალი მაგნიტური გამტარიანობის მასალისგან დამზადებულ ლითონის გარსაცმში. ეს იცავს ელექტრომაგნიტურ ჩარევას.
ფოტომულტიპლიკატორში სინათლის ციმციმი გარდაიქმნება ელექტრულ იმპულსად და ელექტრული დენი ასევე ძლიერდება ელექტრონების მეორადი გამოსხივების შედეგად. დენის რაოდენობა დამოკიდებულია დინოდების რაოდენობაზე. ელექტრონების ფოკუსირება ხდება ელექტროსტატიკური ველის გამო, რაც დამოკიდებულია ელექტროდების ფორმაზე და მათ შორის არსებულ პოტენციალზე. ამოვარდნილი დამუხტული ნაწილაკები აჩქარდებიან ელექტროდთაშორის სივრცეში და შემდეგ დინოდზე დაცემით იწვევს სხვა გამოსხივებას. ამის გამო ელექტრონების რაოდენობა რამდენჯერმე იზრდება.
სცინტილაციის დეტექტორი: როგორ მუშაობს
მრიცხველები მუშაობს ასე:
- დამუხტული ნაწილაკი ხვდება სცინტილატორის სამუშაო ნივთიერებაში.
- ბროლის, ხსნარის ან გაზის მოლეკულების იონიზაცია და აგზნება ხდება.
- მოლეკულები ასხივებენ ფოტონებს და წამის მემილიონედების შემდეგ ისინი უბრუნდებიან წონასწორობას.
- ფოტომულტიპლიკატორში სინათლის ციმციმი "ძლიერდება" და ხვდება ანოდს.
- ანოდის წრე აძლიერებს და ზომავს ელექტრო დენს.
სცინტილაციის დეტექტორის მუშაობის პრინციპი ემყარება ლუმინესცენციის ფენომენს. ამ მოწყობილობების მთავარი მახასიათებელია კონვერტაციის ეფექტურობა - სინათლის ციმციმის ენერგიის თანაფარდობა ნაწილაკების მიერ ცინტილატორის აქტიურ ნივთიერებაში დაკარგულ ენერგიასთან..
დადებითი და უარყოფითი მხარეები
სკინტილაციის გამოსხივების დეტექტორების უპირატესობებში შედის:
- გამოვლენის მაღალი ეფექტურობა, განსაკუთრებით მაღალი ენერგიის მოკლეტალღური გამა სხივებისთვის;
- კარგი დროითი გარჩევადობა, ანუ ორი ობიექტის ცალკე გამოსახულების მიცემის უნარი (ის აღწევს 10-10 წმ);
- აღმოჩენილი ნაწილაკების ენერგიის ერთდროული გაზომვა;
- სხვადასხვა ფორმის დახლების დამზადების შესაძლებლობა, ტექნიკური გადაწყვეტის სიმარტივე.
ამ მრიცხველების მინუსი არის დაბალი მგრძნობელობა დაბალი ენერგიის მქონე ნაწილაკების მიმართ. როდესაც ისინი გამოიყენება სპექტრომეტრების ნაწილად, მიღებული მონაცემების დამუშავება ბევრად უფრო რთული ხდება, ვინაიდან სპექტრს აქვს რთული ფორმა.
