szcintillációs számláló elv felépítése és működése

mi a Szcintilláció

a szcintillációs számláló a sugárzás energiájának kimutatására és mérésére szolgáló eszköz.

a szcintillációs számlálót a legegyszerűbb formájában először Rutherford és munkatársa vezette be, miközben az alfa-részecskék által gerjesztett fénysűrűséget tanulmányozta a ZnS-ben. Cink-szulfiddal vagy bárium-Platinocianiddal vagy kalcium-volfrámmal bevont képernyő alfa-részecskéknek kitéve szcintillációkat eredményez, amelyeket kis teljesítményű mikroszkóppal számoltunk.

az így kidolgozott műszert Spintheriscope-nak hívták. A szcintillációk számlálásának folyamata unalmas folyamat. A szem percenként körülbelül 100-ra korlátozza a számlálást.

a fényszorzó csövek feltalálása és a szerves és szervetlen anyagok lumineszcens tulajdonságainak jobb megértése megszüntette ezt a hátrányt, és a szcintillációs számlálót ma már széles körben használják a nukleáris sugárzások tanulmányozásában.

a szcintillációs számláló elve

egy egyszerű szcintillációs számlálót először Karan és Barca vezetett be 1994-ben. Az előállított impulzusokat megfelelő erősítés után hagyományos elektronikus áramkörökben detektálják. Az alfa-részecskék által termelt impulzusokat a ZNS, a foszfor 100% – os hatékonysággal detektálta.

később Kallman (1947) kiterjesztette alkalmazását a (D) és a (D) sugár detektálására antracén és naftalin átlátszó kristályok fluoreszcens közegként történő felhasználásával. Hofstadter felfedezte, hogy a végső hatásfok és a nagyobb intenzitás jobb volt a számolás során.

szcintillációs számláló építése

a teljes szcintillációs számláló három alapvető részből áll:

1. a szcintilláló anyag vagy a foszfor apró fényvillanást eredményez, amikor egy töltött részecske eltalálja.
2. a fényszorzó cső érzékeli a fény villanását, és elektromos impulzust hoz létre.
3. az erősítők és az elektronikus áramkörök rögzítik és számolják a fotomultiplikátor csőből származó elektromos impulzusokat.

a mikroszkóp munkáját egy egyszerű szcintillátorban egy fotomultiplikátor cső váltja fel. Ennek a csőnek sok elektronkártya-dinasztiája van, amelyekre fokozatosan nagyobb potenciált alkalmaznak, amint az az ábrán látható.

a fotoelektronok felgyorsulnak a katód és az első dinamód közötti elektrosztatikus mezőben, amely pozitív potenciállal rendelkezik a katódhoz képest. A gyorsított elektronok elegendő energiát adnak a dinamódban lévő elektronoknak, hogy néhányat kilökjenek.

lehet, hogy 10 szekunder elektron van minden egyes elektronhoz, amely eltalálja a dinamódot. Ez a szaporodási folyamat addig folytatódik, amíg az utolsó dinamód elektronok lavináját nem kapja meg, amelyeket végül az anód gyűjt össze.

az anódnál a kimeneti áram vagy impulzus több mint egymilliószor nagyobb lehet, mint a katódból eredetileg kibocsátott áram.

szcintillációs számláló működése

a szcintillációs számláló blokkdiagramját az ábra mutatja. S olyan forrás, amely ionizáló sugárzást bocsát ki, hogy rövid időtartamú fényvillanásokat hozzon létre a fotokatód előtt elhelyezett foszforban fotokatód egy fotomultiplikátor cső.

a szorzás folyamata olyan elektronok lavináját eredményezi, amelyeket végül az anód gyűjt össze. A kimeneten több tíz millivoltos nagy impulzus keletkezik.

az előerősítő felerősíti ezeket a jeleket, majd betáplálja őket a diszkriminátorba, amelynek feladata az alacsony energiájú impulzusok eltávolítása, majd a skalárba számolják őket. A különböző szakaszok áramellátását a stabilizált tápegység biztosítja.

a bejövő ionizáló részecskék szcintillációs vakujának előállítása és az azt követő elektromos impulzus előállítása egy fotomultiplikátorban öt különböző eseményre oszlik.

1. a beeső sugárzást először a foszfor anyagában abszorbeálják, atomjai vagy molekulái gerjesztik.
2. a foszfor fluoreszcens anyagának gerjesztett atomjai vagy molekulái rövid ideig tartó fényvillanást eredményeznek.
3. a kibocsátott fotonokat a fotomultiplikátor fotokatódjára továbbítják.
4. a Fotoelektronok a fény fotonok abszorpciója miatt keletkeznek.
5. elektron szorzás zajlik nagyon gyorsan, és ezek a műveletek zajlanak körülbelül 10-8 másodperc.

a fotomultiplikátor cső által előállított elektromos impulzusok arányosak a beeső fotonok energiájával. Így a szcintillációs számláló érzékeli a sugárzást, valamint méri a sugárzás energiáját.

az ábrán a cs137 forrással kapott tipikus ons sugár spektrum látható.

tudjuk, hogy a sugarakból álló fotonok főleg három módon lépnek kapcsolatba az anyaggal:

1. fotoelektromos hatás.
2. Compton-effektus.
3. páros termelés (pozitron-elektronpár előállítása).

a fotoelektromos hatás és a Compton-effektus a legfontosabbak a legfeljebb 2 MeV energiájú blokkok esetében. A fotoelektromos hatást azonban valójában azért használják, mert amikor egy anyagon a nap sugarai beesnek, fotoelektront bocsátanak ki.

a fotoelektron energiája megegyezik az abszorbeált sugár energiájával. Ban, – ben fotoelektromos hatás, a .. Ray elveszíti az összes energiáját az elektron felé. Ezért az azonos energiájú sugarak azonos energiájú fotoelektronokat állítottak elő egy szcintilláló kristályban. A fotomultiplikátor csőben előállított elektromos impulzus arányos a beeső energia energiájával.

a többcsatornás analizátorral párosított szcintillációs számlálót úgy nevezzük, hogy a spektrométer (színspektrométer). Ezt a spektrométert az ismert energiájú .. .. sugarakkal kalibráljuk. A teljes energiacsúcs szélességét félmagasságban teljes szélességnek nevezzük fél maximumnál (FWHM).

a spektrométer energiafelbontása az FWHM és a teljes energiacsúcsnak megfelelő (a teljes energiacsúcsnak megfelelő) sugárzás energiájához viszonyított aránya.

hogy, a spektrométer energiafelbontása = 6899>

jellemzően, 20% EY =100 k eV.

amikor a nap sugarai nagyon közel vannak egymáshoz, a szcintillációs számláló nem képes elválasztani őket. ilyen esetekben félvezető számlálót használnak.

használt szcintillációs számláló típusai

1. nátrium-jodid.
2. Cink-Szulfid.
3. Csl.
4. antracén és sztilbén.
5. műanyag és folyékony Szcintillátorok.
6. gázok.

nátrium-jodid (tallium aktivált)

ez a leggyakrabban használt szcintillátor a vizsgálat során a Anavar sugarak. A GM számláló összehasonlításában a hatékonyság a .. -ray detektálás nagyon nagy. Van egy hátránya, higroszkópos, ezért fényvisszaverő vagy diffúz falakkal ellátott alumínium kannában kell lezárni.

cink-szulfid

széles körben használják azon részecskék kimutatására, amelyek rövid tartományúak. Nem használható vastag rétegekben, mert gyorsan átlátszatlanná válik a saját sugárzásával szemben.

Csl

ez nem higroszkópos, ezért előnyös a nátrium-jodiddal szemben.

antracén és sztilbén

ezek olyan szerves foszforok, amelyek bomlási ideje gyorsabb, mint a szervetlen Foszforoké. A nehéz részecskék esetében ezek hatékonysága nagyon gyenge. Ezek hasznosak a detektáláshoz. Az antracén a fotonok legnagyobb hozamát adja körülbelül 15 minden 1000 eV-ra.

műanyag és folyékony Szcintillátorok

ezekben a szcintillátorokban a gerjesztési energia az oldószerből az oldott anyagba kerül. Ez aztán újra sugárzást bocsát ki olyan hullámhossz-tartományban, amelyre az oldószer átlátszó. Ezeket a távcsövekben használják, amelyeket általában a nagy energiájú fizikában használnak.

gázok

a nehéz töltésű részecskék megszámlálásához a xenont használják, amely sugárzást bocsát ki az ultraibolya régióban.

a detektálás nagy hatékonysága, a rövid feloldási idő, a linearitás a beeső sugárzás energiájának széles tartományában reagálva a szcintillációs számláló néhány előnye, amelyek ezt a műszert a hagyományos G. M. számlálók.

az arányos számlálón keresztüli szcintillációs számláló legkiemelkedőbb tulajdonsága a rendkívül rövid időtartamú impulzusok és a nagyobb felbontás.

alkalmazások a szcintillációs számláló

• ez a leghatékonyabb a Anavar-ray számlálás.
• nagy méretével és rendkívül átlátszó foszforjával nagyon nagy hatékonyságot mutat.
• mivel az impulzusmagasság arányos a beeső sugárzás energiájával, a nukleáris sugárzások energiaeloszlásának vizsgálatára használják.
• gyors számlálási sebességre képes, mivel a holtidő és a feloldási idő nagyságrendje 10-19 másodperc, szemben a G. M. számlálóban lévő 10-5 másodperccel.