Ang Scintillation detector ay isa sa mga uri ng kagamitan sa pagsukat na idinisenyo upang makita ang mga elementarya na particle. Ang kanilang tampok ay ang pagbabasa ay nangyayari sa pamamagitan ng paggamit ng mga light-sensitive system. Sa unang pagkakataon ang mga instrumentong ito ay ginamit noong 1944 upang sukatin ang radiation ng uranium. Mayroong ilang mga uri ng detector depende sa uri ng nagtatrabahong ahente.
Destination
Scintillation detector ay malawakang ginagamit para sa mga sumusunod na layunin:
- pagrehistro ng radiation polusyon ng kapaligiran;
- pagsusuri ng mga radioactive na materyales at iba pang pisikal at kemikal na pag-aaral;
- gamitin bilang elemento para maglunsad ng mas kumplikadong mga detector system;
- spectrometric na pag-aaral ng mga substance;
- signaling component sa radiation protection system (halimbawa, dosimetric equipment na idinisenyo upang ipaalam ang tungkol sa pagpasok ng barko sa isang zone ng radioactive contamination).
Ang mga counter ay maaaring gumawa ng parehong de-kalidad na pagpaparehistroradiation at sukatin ang enerhiya nito.
Pagsasaayos ng mga detector
Ang pangunahing istraktura ng isang scintillation radiation detector ay ipinapakita sa figure sa ibaba.
Ang mga pangunahing elemento ng kagamitan ay ang mga sumusunod:
- photomultiplier;
- scintillator na idinisenyo upang i-convert ang excitation ng crystal lattice sa nakikitang liwanag at ipadala ito sa optical converter;
- optical contact sa pagitan ng unang dalawang device;
- boltahe stabilizer;
- electronic system para sa pagre-record ng mga electrical impulses.
Mga Uri
May sumusunod na klasipikasyon ng mga pangunahing uri ng scintillation detector ayon sa uri ng substance na nag-fluoresces kapag nalantad sa radiation:
- Inorganic na alkali halide meter. Ginagamit ang mga ito upang irehistro ang alpha, beta, gamma at neutron radiation. Maraming uri ng solong kristal ang ginawa sa industriya: sodium iodide, cesium, potassium at lithium, zinc sulfide, alkaline earth metal tungstates. Ang mga ito ay isinaaktibo na may mga espesyal na dumi.
- Organic na mga single crystal at transparent na solusyon. Kasama sa unang pangkat ang: anthracene, tolane, trans-stilbene, naphthalene at iba pang mga compound, ang pangalawang grupo ay kinabibilangan ng terphenyl, mga mixtures ng anthracene na may naphthalene, solidong solusyon sa mga plastik. Ginagamit ang mga ito para sa mga sukat ng oras at para sa pag-detect ng mga mabilis na neutron. Ang pag-activate ng mga additives sa mga organic scintillator ay hindimag-ambag.
- Gas medium (He, Ar, Kr, Xe). Ang ganitong mga detektor ay pangunahing ginagamit upang makita ang mga fragment ng fission ng mabibigat na nuclei. Ang wavelength ng radiation ay nasa ultraviolet spectrum, kaya nangangailangan sila ng naaangkop na mga photodiode.
Para sa mga scintillation neutron detector na may kinetic energy hanggang 100 keV, ginagamit ang mga zinc sulfide crystals na may boron isotope na may mass number na 10 at 6Li. Kapag nagrerehistro ng mga alpha particle, ang zinc sulfide ay inilalapat sa isang manipis na layer sa isang transparent na substrate.
Sa mga organikong compound, ang mga scintillation plastic ang pinakamalawak na ginagamit. Ang mga ito ay mga solusyon ng luminescent substance sa high-molecular plastics. Kadalasan, ang mga scintillation plastic ay ginawa batay sa polystyrene. Ang mga manipis na plato ay ginagamit upang irehistro ang alpha at beta radiation, at ang mga makapal na plato ay ginagamit para sa gamma at X-ray. Ang mga ito ay ginawa sa anyo ng mga transparent na pinakintab na mga cylinder. Kung ikukumpara sa iba pang uri ng mga scintillator, ang mga plastic scintillator ay may ilang mga pakinabang:
- maikling oras ng flash;
- paglaban sa mekanikal na pinsala, kahalumigmigan;
- constancy ng mga katangian sa mataas na dosis ng radiation exposure;
- mura;
- madaling gawin;
- mataas na kahusayan sa pagpaparehistro.
Photomultipliers
Ang pangunahing functional na bahagi ng kagamitang ito ay isang photomultiplier. Ito ay isang sistema ng mga electrodes na naka-mountsa isang glass tube. Upang maprotektahan laban sa mga panlabas na magnetic field, inilalagay ito sa isang metal na pambalot na gawa sa isang materyal na may mataas na magnetic permeability. Pinoprotektahan nito ang electromagnetic interference.
Sa photomultiplier, ang ilaw na flash ay na-convert sa isang electrical impulse, at ang electric current ay pinalakas din bilang resulta ng pangalawang paglabas ng mga electron. Ang dami ng kasalukuyang ay depende sa bilang ng mga dynode. Ang pagtutok ng mga electron ay nangyayari dahil sa electrostatic field, na nakasalalay sa hugis ng mga electrodes at ang potensyal sa pagitan ng mga ito. Ang mga na-knock out na sisingilin na mga particle ay pinabilis sa interelectrode space at, na bumabagsak sa susunod na dynode, ay nagdudulot ng isa pang paglabas. Dahil dito, ang bilang ng mga electron ay tumataas nang maraming beses.
Scintillation detector: kung paano ito gumagana
Gumagana ang mga counter tulad nito:
- Pumasok ang naka-charge na particle sa gumaganang substance ng scintillator.
- Nangyayari ang ionization at excitation ng mga molekula ng kristal, solusyon o gas.
- Ang mga molekula ay naglalabas ng mga photon at pagkaraan ng ika-milyong bahagi ng isang segundo ay babalik sila sa equilibrium.
- Sa photomultiplier, ang flash ng ilaw ay "pinalakas" at tumama sa anode.
- Ang anode circuit ay nagpapalaki at sumusukat sa electric current.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng scintillation detector ay batay sa phenomenon ng luminescence. Ang pangunahing katangian ng mga device na ito ay ang conversion efficiency - ang ratio ng enerhiya ng isang flash ng liwanag sa enerhiya na nawala ng isang particle sa aktibong substance ng scintillator.
Mga kalamangan at kahinaan
Ang mga benepisyo ng mga scintillation radiation detector ay kinabibilangan ng:
- high detection efficiency, lalo na para sa high energy shortwave gamma rays;
- magandang temporal na resolusyon, ibig sabihin, ang kakayahang magbigay ng magkahiwalay na imahe ng dalawang bagay (umaabot ito ng 10-10 s);
- sabay-sabay na pagsukat ng enerhiya ng mga natukoy na particle;
- posibilidad ng paggawa ng mga counter ng iba't ibang hugis, pagiging simple ng teknikal na solusyon.
Ang mga disadvantage ng mga counter na ito ay ang mababang sensitivity sa mga particle na may mababang enerhiya. Kapag ginamit ang mga ito bilang bahagi ng mga spectrometer, nagiging mas kumplikado ang pagproseso ng nakuhang data, dahil may kumplikadong anyo ang spectrum.
