Scintillation դետեկտորները չափիչ սարքավորումների տեսակներից են, որոնք նախատեսված են տարրական մասնիկները հայտնաբերելու համար: Նրանց առանձնահատկությունն այն է, որ ընթերցումը տեղի է ունենում լուսազգայուն համակարգերի կիրառմամբ: Առաջին անգամ այս գործիքները օգտագործվել են 1944 թվականին՝ ուրանի ճառագայթումը չափելու համար։ Գոյություն ունեն դետեկտորների մի քանի տեսակներ՝ կախված աշխատող նյութի տեսակից:
Նպատակակետ
Scintillation դետեկտորները լայնորեն օգտագործվում են հետևյալ նպատակների համար՝
- շրջակա միջավայրի ճառագայթային աղտոտման գրանցում;
- ռադիոակտիվ նյութերի և այլ ֆիզիկական և քիմիական հետազոտությունների վերլուծություն;
- օգտագործել որպես տարր՝ ավելի բարդ դետեկտորային համակարգեր գործարկելու համար;
- նյութերի սպեկտրոմետրիկ ուսումնասիրություն;
- ազդանշանային բաղադրիչ ճառագայթային պաշտպանության համակարգերում (օրինակ՝ դոզաչափական սարքավորում, որը նախատեսված է նավի մուտքը ռադիոակտիվ աղտոտվածության գոտի ծանուցելու համար):
Հաշիվները կարող են արտադրել երկու որակյալ գրանցումճառագայթումը և չափել դրա էներգիան։
Դետեկտորների դասավորվածություն
Սցինտիլացիոն ճառագայթման դետեկտորի հիմնական կառուցվածքը ներկայացված է ստորև նկարում:
Սարքավորումների հիմնական տարրերը հետևյալն են.
- ֆոտոբազմապատկիչ;
- սկինտիլյատոր, որը նախատեսված է բյուրեղային ցանցի գրգռումը տեսանելի լույսի վերածելու և այն օպտիկական փոխարկիչին փոխանցելու համար;
- օպտիկական կապ առաջին երկու սարքերի միջև;
- լարման կայունացուցիչ;
- էլեկտրոնային համակարգ էլեկտրական իմպուլսների գրանցման համար։
Տեսակներ
Գոյություն ունի ցինտիլացիոն դետեկտորների հիմնական տեսակների հետևյալ դասակարգումը` ըստ ճառագայթման ենթարկվելիս լուսարձակվող նյութի տեսակի.
- Անօրգանական ալկալի հալոգենաչափեր. Դրանք օգտագործվում են ալֆա, բետա, գամմա և նեյտրոնային ճառագայթման գրանցման համար։ Արդյունաբերությունում արտադրվում են միաբյուրեղների մի քանի տեսակներ՝ նատրիումի յոդիդ, ցեզիում, կալիում և լիթիում, ցինկ սուլֆիդ, հողալկալիական մետաղների վոլֆրամներ։ Դրանք ակտիվանում են հատուկ կեղտերով։
- Օրգանական մենաբյուրեղներ և թափանցիկ լուծույթներ: Առաջին խմբին են պատկանում՝ անտրացենը, տոլանը, տրանսստիլբենը, նաֆթալինը և այլ միացություններ, երկրորդում՝ տերֆենիլը, անտրացենի խառնուրդները նաֆթալինի հետ, պինդ լուծույթները պլաստմասսաներում։ Դրանք օգտագործվում են ժամանակի չափումների և արագ նեյտրոնների հայտնաբերման համար։ Օրգանական սցինտիլատորներում ակտիվացնող հավելումները չեն գործումնպաստել։
- Գազային միջավայր (He, Ar, Kr, Xe): Նման դետեկտորները հիմնականում օգտագործվում են ծանր միջուկների տրոհման բեկորները հայտնաբերելու համար։ Ճառագայթման ալիքի երկարությունը գտնվում է ուլտրամանուշակագույն սպեկտրում, ուստի դրանք պահանջում են համապատասխան ֆոտոդիոդներ։
Մինչև 100 կՎ կինետիկ էներգիա ունեցող ցինտիլացիոն նեյտրոնային դետեկտորների համար օգտագործվում են ցինկի սուլֆիդային բյուրեղներ՝ ակտիվացված 10 զանգվածային թվով բորի իզոտոպով և 6Li: Ալֆա մասնիկները գրանցելիս ցինկի սուլֆիդը բարակ շերտով կիրառվում է թափանցիկ սուբստրատի վրա։
Օրգանական միացություններից առավել լայնորեն կիրառվում են ցինտիլացիոն պլաստիկները։ Դրանք բարձրմոլեկուլային պլաստմասսաներում լուսարձակող նյութերի լուծույթներ են։ Ամենից հաճախ ցինտիլային պլաստմասսաները պատրաստվում են պոլիստիրոլի հիման վրա: Բարակ թիթեղները օգտագործվում են ալֆա և բետա ճառագայթումը գրանցելու համար, իսկ հաստ թիթեղները՝ գամմա և ռենտգենյան ճառագայթների համար։ Արտադրվում են թափանցիկ հղկված բալոնների տեսքով։ Համեմատած այլ տեսակի սցինտիլյատորների հետ՝ պլաստիկ սցինտիլյատորներն ունեն մի քանի առավելություններ՝
- կարճ բռնկման ժամանակ;
- դիմադրություն մեխանիկական վնասվածքներին, խոնավությանը;
- հատկանիշների կայունություն ճառագայթման բարձր չափաբաժիններով;
- ցածր արժեք;
- հեշտ է պատրաստել;
- գրանցման բարձր արդյունավետություն։
Ֆոտոմուլտիպլատորներ
Այս սարքավորման հիմնական ֆունկցիոնալ բաղադրիչը ֆոտոբազմապատկիչն է: Դա էլեկտրոդների համակարգ է, որը տեղադրված էապակե խողովակի մեջ: Արտաքին մագնիսական դաշտերից պաշտպանվելու համար այն տեղադրվում է բարձր մագնիսական թափանցելիությամբ նյութից պատրաստված մետաղական պատյանում։ Սա պաշտպանում է էլեկտրամագնիսական միջամտությունը:
Ֆոտոմուլտիպլիկատորում լույսի բռնկումը վերածվում է էլեկտրական իմպուլսի, իսկ էլեկտրական հոսանքը նույնպես ուժեղանում է էլեկտրոնների երկրորդային արտանետման արդյունքում։ Ընթացքի քանակը կախված է դինոդների քանակից: Էլեկտրոնների կենտրոնացումը տեղի է ունենում էլեկտրաստատիկ դաշտի շնորհիվ, որը կախված է էլեկտրոդների ձևից և նրանց միջև եղած ներուժից: Թակված լիցքավորված մասնիկները արագանում են միջէլեկտրոդային տարածության մեջ և, ընկնելով հաջորդ դինոդի վրա, առաջացնում են մեկ այլ արտանետում։ Դրա շնորհիվ էլեկտրոնների թիվը մի քանի անգամ ավելանում է։
Scintillation դետեկտոր. ինչպես է այն աշխատում
Հաշիվներն աշխատում են այսպես.
- Լիցքավորված մասնիկը մտնում է ցինտիլյատորի աշխատանքային նյութ:
- Կատարվում է բյուրեղի, լուծույթի կամ գազի մոլեկուլների իոնացում և գրգռում։
- Մոլեկուլներն արձակում են ֆոտոններ և վայրկյանի միլիոներորդականից հետո նրանք վերադառնում են հավասարակշռության:
- Ֆոտոմուլտիպլիկատորում լույսի բռնկումը «ուժեղանում է» և հարվածում է անոդին։
- Անոդի միացումն ուժեղացնում և չափում է էլեկտրական հոսանքը:
Սցինտիլյացիոն դետեկտորի աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է լյումինեսցենցիայի ֆենոմենի վրա։ Այս սարքերի հիմնական բնութագիրը փոխակերպման արդյունավետությունն է՝ լույսի բռնկման էներգիայի հարաբերակցությունը մասնիկի կորցրած էներգիային ցինտիլյատորի ակտիվ նյութում։
Կողմ և դեմ
Սցինտիլացիոն ճառագայթման դետեկտորների առավելությունները ներառում են՝
- բարձր հայտնաբերման արդյունավետություն, հատկապես բարձր էներգիայի կարճ ալիքային գամմա ճառագայթների համար;
- լավ ժամանակային լուծում, այսինքն՝ երկու օբյեկտի առանձին պատկեր տալու ունակություն (այն հասնում է 10-10 վրկ);
- հայտնաբերված մասնիկների էներգիայի միաժամանակյա չափում;
- տարբեր ձևերի հաշվիչներ պատրաստելու հնարավորություն, տեխնիկական լուծման պարզություն։
Այս հաշվիչների թերությունները ցածր էներգիա ունեցող մասնիկների նկատմամբ ցածր զգայունությունն է: Երբ դրանք օգտագործվում են որպես սպեկտրոմետրերի մաս, ստացված տվյալների մշակումը շատ ավելի բարդ է դառնում, քանի որ սպեկտրն ունի բարդ ձև։
