Scintillation Counter Prinsipp Konstruksjon Og Arbeid

Hva Er Scintillation

scintillation counter er en enhet som brukes til å oppdage og måle strålingsenergien.

Scintillasjonstelleren i sin enkleste form ble først introdusert av Rutherford og hans medarbeider mens han studerte luminansen opphisset I ZnS av Alfa partikler. En skjerm belagt med sink sulfid eller barium Platinocyanid eller kalsium tungstate når de utsettes For Alfa partikler produserer scintillations som ble talt av en lav effekt mikroskop.

instrumentet slik utviklet ble kalt Spintheriscope. Prosessen med å telle scintillations er en kjedelig prosess. Øyet begrenser tellingen til ca 100 per minutt.

oppfinnelsen av fotomultiplikatorrørene og en bedre forståelse av de luminescerende egenskapene til organiske og uorganiske stoffer har fjernet denne ulempen, og scintillasjonstelleren er nå mye brukt i å studere kjernefysiske strålinger.

Prinsipp For Scintillasjonsteller

en enkel scintillasjonsteller ble først introdusert Av Karan Og Barca I 1994. De produserte pulser oppdages i konvensjonelle elektroniske kretser etter egnet forsterkning. Pulser produsert Av Alfa partikler ble detektert Av ZnS, fosfor med en effektivitet på 100%.

Senere Utvidet Kallman (1947) sin søknad β og γ stråledeteksjon ved å bruke Antracen og Naftalen gjennomsiktige krystaller som fluorescerende medier. Hofstadter oppdaget at Nal hadde bedre effektivitet og større intensitet for γ stråletelling.

Konstruksjon Av Scintillasjonsteller

den komplette scintillasjonstelleren består av tre grunnleggende deler:

1. scintillating materiale eller fosfor produserer en liten lys flash når en ladet partikkel treffer den.
2. fotomultiplikatorrøret registrerer lysblitsen og produserer en elektrisk puls.
3. Forsterkere og elektroniske kretser registrerer og teller de elektriske pulser fra fotomultiplikatorrøret.

jobben til mikroskopet i en enkel scintillator er erstattet av et fotomultiplikatorrør. Dette røret har mange elektroner kortdynoder som progressivt høyere potensialer blir brukt som vist i figuren.

fotoelektronene akselereres i det elektrostatiske feltet mellom katoden og den første dynoden, som har et positivt potensial med hensyn til katoden. De akselererte elektronene gir nok energi til elektroner i dynoden for å skille ut noen av dem.

det kan være så mange som 10 sekundære elektroner for hvert elektron som treffer dynoden. Denne prosessen med multiplikasjon fortsetter til siste dynode får En Lavine av elektroner som til slutt samles inn av anoden.

utgangsstrømmen eller pulsen ved anoden kan være mer enn en million ganger større enn strømmen som opprinnelig ble sendt ut fra katoden.

Arbeid Av Scintillasjonsteller

blokkdiagrammet til scintillasjonstelleren er vist på figuren. S er en kilde som avgir ioniserende stråling for å produsere kortvarige lysblink i fosforet plassert foran fotokatoden til et fotomultiplikatorrør.

prosessen med multiplikasjon finner sted for å produsere En Lavine av elektroner som til slutt samles inn av anoden. En stor puls på flere titalls millivolter produseres ved utgangen.

Forforsterker forsterker Disse Signalene, og så blir de matet til diskriminatoren hvis funksjon er å fjerne lav energi pulser og så teller de i skalaren. Strøm til de ulike stadiene leveres av stabilisert strømforsyning.

Produksjon av en scintillation flash av innkommende ioniserende partikler og påfølgende generasjon av en elektrisk puls i en photomultiplier er delt inn i fem forskjellige hendelser.

1. hendelsesstrålingen absorberes først i fosformaterialet og dets atomer eller molekyler er opphisset.
2. eksiterte atomer eller molekyler av fluorescerende materiale av fosfor forfall og produsere lys flash av kort varighet.
3. de utstrålede fotonene overføres til fotokatoden til fotomultiplikatoren.
4. Fotoelektroner produseres på grunn av absorpsjon av lysfotoner.
5. Elektronmultiplikasjon skjer veldig raskt, og alle disse operasjonene finner sted med om 10-8 sekunder.

de elektriske pulser produsert av photomultiplier tube er proporsjonal med energien av hendelsen fotoner. Dermed scintillation counter oppdager stråling samt måle energien av stråling.

et typisk γ strålespektrum oppnådd Med Cs137-kilde er vist i fig.

Vi vet at γ-fotoner av stråler samhandler med materie hovedsakelig på tre måter:

1. Fotoelektrisk effekt.
2. Compton-effekt.
3. Parproduksjon(produksjon av positron-elektronpar).

Fotoelektrisk effekt og Compton-effekt er viktigst for γ stråler med energi opp til 2 MeV. Imidlertid er Den Fotoelektriske effekten faktisk utnyttet fordi når γ strålehendelse på et materiale, sendes fotoelektron ut.

fotoelektronens energi er lik energien til den absorberte γ strålen. I Den Fotoelektriske effekten mister γ ray all sin energi til elektronen. Derfor produserte γ stråler av samme energi fotoelektroner av samme energi i en scintillating krystall. Den elektriske pulsen som produseres i et fotomultiplikatorrør, er proporsjonal med energien til hendelsesstråler.

en scintillasjonsteller kombinert med en flerkanalsanalysator er kjent som γ strålespektrometer. Dette spektrometeret er kalibrert ved hjelp av γ stråler av kjent energi. Bredden på full energi topp i halv høyde kalles full bredde på halv maksimum (FWHM).

energiløsningen til spektrometeret er definert som forholdet MELLOM FWHM og energien til γ stråler som svarer til full energitopp.

At det, energiløsning på spektrometer = Δ E / Ey

Typisk, Δ E / Ey =20% Ved Ey = 100 k eV.

når γ stråler energier er svært nær hverandre, scintillation counter er ikke i stand til å skille dem. i i slike tilfeller brukes halvlederteller.

Typer Scintillasjonsteller Brukt

1. Natriumjodid.
2. Sinksulfid.
3. Csl.
4. Antracene og Stilbene.
5. Plast Og Flytende Scintillatorer.
6. Gasser.

Natriumjodid (Talliumaktivert)

dette er den mest brukte scintillatoren i studien av γ stråler. I en sammenligning AV GM-telleren er effektiviteten til γ-stråledeteksjon svært stor. Det har en ulempe, det er hygroskopisk og må derfor forsegles i en aluminiumskanne med reflekterende eller diffuserende vegger.

Sinksulfid

Det er mye brukt for påvisning av de partikler som har korte områder. Det kan ikke brukes i tykke lag fordi det raskt blir ugjennomsiktig for sin egen stråling.

Csl

dette er ikke hygroskopisk Og foretrekkes derfor over natriumjodid.

Antracen Og Stilbene

dette er organiske Fosfor som har en raskere forfallstid enn de uorganiske Fosforene. For tunge partikler har disse svært dårlig effektivitet. Disse er nyttige for påvisning av β-partikkel. Antracen gir høyeste utbytte av fotoner ca 15 for hver 1000 eV.

Plast-Og Flytende Scintillatorer

i disse scintillatorene overføres eksitasjonsenergien fra løsningsmidlet til løsningsmidlet. Dette avgir deretter stråling i et bølgelengdeområde som løsningsmidlet er gjennomsiktig for. Disse brukes I Counter teleskoper som vanligvis brukes i høy energi fysikk.

Gasser

For telling av tunge ladede partikler i nærvær av γ-stråling, Brukes Xenon som avgir stråling i det ultrafiolette området.

den høye effektiviteten av deteksjon, kort oppløsningstid, linearitet som svar i et bredt spekter av energien til hendelsesstråling er noen av fordelene ved scintillasjonstelleren som gjør dette instrumentet overlegen den konvensjonelle Gm benkeplate.

den mest fremragende egenskapen til scintillasjonstelleren over proporsjonaltelleren er dens ekstremt korte varighet pulser og høyere oppløsning.

Anvendelser Av Scintillasjonsteller

• det er mest effektivt for γ-stråletelling.
• med sin store størrelse og svært gjennomsiktig fosfor, viser det svært høy effektivitet.
• da pulshøyden er proporsjonal med energien til hendelsesstrålingen, brukes den til undersøkelse av energidistribusjonen av kjernefysiske strålinger.
• Det er i stand til en rask tellehastighet fordi dødtid og løsningstid er i størrelsesorden 10-19 sek. mot 10-5 sek. I Gm-telleren.