Sintilasyon dedektörleri, temel parçacıkları algılamak için tasarlanmış ölçüm ekipmanı türlerinden biridir. Onların özelliği, okumanın ışığa duyarlı sistemlerin kullanılması yoluyla gerçekleşmesidir. Bu aletler ilk kez 1944'te uranyum radyasyonunu ölçmek için kullanıldı. Çalışan ajanın türüne bağlı olarak çeşitli dedektör türleri vardır.
Hedef
Sintilasyon dedektörleri aşağıdaki amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır:
- çevrenin radyasyon kirliliği kaydı;
- radyoaktif maddelerin analizi ve diğer fiziksel ve kimyasal çalışmalar;
- Daha karmaşık dedektör sistemleri başlatmak için bir öğe olarak kullanın;
- maddelerin spektrometrik çalışması;
- radyasyondan korunma sistemlerindeki sinyal bileşeni (örneğin, bir geminin radyoaktif kirlenme bölgesine girdiğini bildirmek için tasarlanmış dozimetrik ekipman).
Sayaçlar hem kalite kaydı üretebilirradyasyon ve enerjisini ölçün.
Dedektör düzeni
Sintilasyon radyasyon dedektörünün temel yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
Ekipmanın ana unsurları aşağıdaki gibidir:
- photomultiplier;
- Kristal kafesin uyarımını görünür ışığa dönüştürmek ve optik dönüştürücüye iletmek için tasarlanmış sintilatör;
- ilk iki cihaz arasında optik temas;
- voltaj sabitleyici;
- Elektriksel darbeleri kaydetmek için elektronik sistem.
Türler
Radyasyona maruz kaldığında floresan ışık saçan maddenin türüne göre sintilasyon dedektörlerinin ana türlerinin aşağıdaki sınıflandırması vardır:
- İnorganik alkali halojenür ölçerler. Alfa, beta, gama ve nötron radyasyonunu kaydetmek için kullanılırlar. Endüstride çeşitli tipte tek kristaller üretilir: sodyum iyodür, sezyum, potasyum ve lityum, çinko sülfür, alkalin toprak metal tungstatları. Özel safsızlıklarla aktive edilirler.
- Organik tek kristaller ve şeffaf çözümler. İlk grup şunları içerir: antrasen, tolan, trans-stilben, naftalen ve diğer bileşikler, ikinci grup terfenil, antrasen ile naftalin karışımları, plastiklerdeki katı çözeltileri içerir. Zaman ölçümleri ve hızlı nötronları tespit etmek için kullanılırlar. Organik sintilatörlerde aktive edici katkı maddelerikatkıda bulunun.
- Gaz ortamı (He, Ar, Kr, Xe). Bu tür dedektörler esas olarak ağır çekirdeklerin fisyon parçalarını tespit etmek için kullanılır. Radyasyonun dalga boyu ultraviyole spektrumundadır, bu nedenle uygun fotodiyotlara ihtiyaç duyarlar.
100 keV'a kadar kinetik enerjiye sahip sintilasyon nötron dedektörleri için, kütle numarası 10 olan bir bor izotopu ile aktive edilmiş çinko sülfür kristalleri ve 6Li kullanılır. Alfa parçacıkları kaydedilirken çinko sülfür şeffaf bir alt tabaka üzerine ince bir tabaka halinde uygulanır.
Organik bileşikler arasında en yaygın olarak kullanılan sintilasyon plastikleridir. Yüksek moleküler plastiklerdeki ışıldayan maddelerin çözeltileridir. Çoğu zaman, sintilasyon plastikleri polistiren bazında yapılır. Alfa ve beta radyasyonunu kaydetmek için ince plakalar, gama ve X-ışınları için kalın plakalar kullanılır. Şeffaf cilalı silindirler şeklinde üretilirler. Diğer sintilatör türleriyle karşılaştırıldığında, plastik sintilatörlerin birçok avantajı vardır:
- kısa flaş süresi;
- mekanik hasara, neme karşı direnç;
- yüksek dozda radyasyona maruz kalındığında özelliklerin sabitliği;
- düşük maliyetli;
- yapması kolay;
- yüksek kayıt verimliliği.
Fotoçoğ altıcılar
Bu ekipmanın ana işlevsel bileşeni bir fotoçoğ altıcıdır. Elektrotların monte edildiği bir sistemdir.bir cam tüp içinde. Dış manyetik alanlara karşı koruma sağlamak için yüksek manyetik geçirgenliğe sahip bir malzemeden yapılmış metal bir kasa içine yerleştirilmiştir. Bu, elektromanyetik paraziti korur.
Fotoçoğ altıcıda, ışık flaşı bir elektrik darbesine dönüştürülür ve elektrik akımı da elektronların ikincil emisyonunun bir sonucu olarak yükseltilir. Akım miktarı, dinot sayısına bağlıdır. Elektronların odaklanması, elektrotların şekline ve aralarındaki potansiyele bağlı olan elektrostatik alan nedeniyle oluşur. Nakavt yüklü parçacıklar elektrotlar arası boşlukta hızlandırılır ve bir sonraki dinoda düşerek başka bir emisyona neden olur. Bundan dolayı elektron sayısı birkaç kat artar.
Sintilasyon dedektörü: nasıl çalışır
Sayaçlar şu şekilde çalışır:
- Yüklenen parçacık sintilatörün çalışma maddesine girer.
- Kristal, çözelti veya gaz moleküllerinin iyonlaşması ve uyarılması gerçekleşir.
- Moleküller fotonlar yayar ve saniyenin milyonda biri kadar sonra dengeye dönerler.
- Fotoçoğ altıcıda, ışık parlaması "güçlendirilir" ve anoda çarpar.
- Anot devresi elektrik akımını yükseltir ve ölçer.
Sintilasyon dedektörünün çalışma prensibi lüminesans fenomenine dayanmaktadır. Bu cihazların temel özelliği, dönüşüm verimliliğidir - bir ışık parlamasının enerjisinin, sintilatörün aktif maddesindeki bir parçacık tarafından kaybedilen enerjiye oranıdır.
Artıları ve eksileri
Sintilasyon radyasyon dedektörlerinin faydaları şunlardır:
- özellikle yüksek enerjili kısa dalga gama ışınları için yüksek algılama verimliliği;
- iyi zamansal çözünürlük, yani iki nesnenin ayrı bir görüntüsünü verme yeteneği (10-10 s'ye ulaşır);
- tespit edilen parçacıkların enerjisinin eşzamanlı ölçümü;
- çeşitli şekillerde sayaç üretme imkanı, teknik çözüm kolaylığı.
Bu sayaçların dezavantajları, düşük enerjili parçacıklara karşı düşük hassasiyettir. Spektrometrelerin bir parçası olarak kullanıldıklarında, spektrum karmaşık bir forma sahip olduğundan, elde edilen verilerin işlenmesi çok daha karmaşık hale gelir.
