Skintillyatsion detektorlar elementar zarrachalarni aniqlash uchun moʻljallangan oʻlchash uskunalari turlaridan biridir. Ularning xususiyati shundaki, o'qish yorug'likka sezgir tizimlardan foydalanish orqali sodir bo'ladi. Birinchi marta bu asboblar 1944 yilda uran nurlanishini o'lchash uchun ishlatilgan. Ishlovchi agent turiga qarab bir necha turdagi detektorlar mavjud.
Maqsad
Skintillyatsion detektorlar quyidagi maqsadlarda keng qo'llaniladi:
- atrof-muhitning radiatsiyaviy ifloslanishini qayd etish;
- radioaktiv materiallar tahlili va boshqa fizik-kimyoviy tadqiqotlar;
- murakkabroq detektor tizimlarini ishga tushirish uchun element sifatida foydalaning;
- moddalarni spektrometrik o'rganish;
- radiatsiyaviy himoya tizimlaridagi signal komponenti (masalan, radioaktiv ifloslanish zonasiga kemaning kirishi haqida xabar berish uchun moʻljallangan dozimetrik uskunalar).
Hisoblagichlar ikkala sifatli ro'yxatga olishni ham ishlab chiqishi mumkinradiatsiya va uning energiyasini o'lchang.
Detektorlarning joylashuvi
Stintillyatsion nurlanish detektorining asosiy tuzilishi quyidagi rasmda ko'rsatilgan.
Uskunaning asosiy elementlari quyidagilardan iborat:
- fotomultiplikator;
- sintillyator kristall panjaraning qoʻzgʻalishini koʻrinadigan yorugʻlikka aylantirish va uni optik konvertorga oʻtkazish uchun moʻljallangan;
- birinchi ikkita qurilma orasidagi optik kontakt;
- kuchlanish stabilizatori;
- elektr impulslarini qayd qilish uchun elektron tizim.
Turlar
Sintillyatsion detektorlarning asosiy turlarining radiatsiya ta'sirida lyuminestsatsiyalanuvchi moddalar turiga qarab quyidagi tasnifi mavjud:
- Noorganik gidroksidi galoid o'lchagichlar. Ular alfa, beta, gamma va neytron nurlanishini qayd qilish uchun ishlatiladi. Sanoatda bir necha turdagi monokristallar ishlab chiqariladi: natriy yodid, seziy, kaliy va litiy, rux sulfid, gidroksidi tuproqli volframlar. Ular maxsus aralashmalar bilan faollashtirilgan.
- Organik monokristallar va shaffof eritmalar. Birinchi guruhga: antratsen, tolan, trans-stilben, naftalin va boshqa birikmalar, ikkinchi guruhga terfenil, antrasenning naftalin bilan aralashmalari, plastmassalardagi qattiq eritmalar kiradi. Ular vaqtni o'lchash va tez neytronlarni aniqlash uchun ishlatiladi. Organik sintillyatorlarda faollashtiruvchi qo'shimchalar mavjud emashissa.
- Gaz muhiti (He, Ar, Kr, Xe). Bunday detektorlar asosan og'ir yadrolarning bo'linish qismlarini aniqlash uchun ishlatiladi. Radiatsiyaning to'lqin uzunligi ultrabinafsha spektrda, shuning uchun ular tegishli fotodiodlarni talab qiladi.
Kinetik energiyasi 100 keV gacha boʻlgan sintillyatsion neytron detektorlari uchun massa soni 10 va 6Li boʻlgan bor izotopi bilan faollashtirilgan rux sulfid kristallari qoʻllaniladi. Alfa zarralarini ro'yxatga olishda rux sulfid shaffof substratga yupqa qatlamda qo'llaniladi.
Organik birikmalar orasida sintillyatsion plastmassalar eng koʻp qoʻllaniladi. Ular yuqori molekulyar plastmassalardagi lyuminestsent moddalarning eritmalaridir. Ko'pincha, polistirol asosida sintilatsiyalangan plastmassalar ishlab chiqariladi. Yupqa plitalar alfa va beta nurlanishni qayd qilish uchun, qalin plitalar esa gamma va rentgen nurlari uchun ishlatiladi. Ular shaffof silliqlangan silindrlar shaklida ishlab chiqariladi. Boshqa turdagi sintillyatorlar bilan solishtirganda, plastik sintillyatorlar bir qancha afzalliklarga ega:
- qisqa chaqnash vaqti;
- mexanik shikastlanishga, namlikka chidamlilik;
- yuqori dozalarda nurlanish ta'sirida xususiyatlarning doimiyligi;
- arzon narx;
- oson tayyorlash;
- yuqori registratsiya samaradorligi.
Fotoko'paytirgichlar
Ushbu uskunaning asosiy funktsional komponenti fotoko'paytirgichdir. Bu o'rnatilgan elektrodlar tizimishisha naychada. Tashqi magnit maydonlardan himoya qilish uchun u magnit o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan materialdan tayyorlangan metall korpusga joylashtiriladi. Bu elektromagnit shovqinlarni himoya qiladi.
Fotoko`paytirgichda yorug`lik chirog`i elektr impulsiga aylanadi va elektronlarning ikkilamchi emissiyasi natijasida elektr toki ham kuchayadi. Oqim miqdori dinodlar soniga bog'liq. Elektronlarning fokuslanishi elektrodlarning shakli va ular orasidagi potentsialga bog'liq bo'lgan elektrostatik maydon tufayli sodir bo'ladi. Chiqib ketgan zaryadlangan zarralar elektrodlararo bo'shliqda tezlashadi va keyingi dinodga tushib, boshqa emissiyaga olib keladi. Shu tufayli elektronlar soni bir necha marta ortadi.
Ssintilatsiya detektori: u qanday ishlaydi
Hisoblagichlar shunday ishlaydi:
- Zaryadlangan zarracha sintilatorning ish moddasiga kiradi.
- Kristal, eritma yoki gaz molekulalarining ionlanishi va qoʻzgʻalishi sodir boʻladi.
- Molekulalar fotonlarni chiqaradi va soniyaning milliondan bir qismidan keyin muvozanatga qaytadi.
- Fotoko'paytirgichda yorug'lik chaqnashi "kuchaytiriladi" va anodga tushadi.
- Anod sxemasi elektr tokini kuchaytiradi va o'lchaydi.
Ssintillyatsion detektorning ishlash printsipi luminesans hodisasiga asoslanadi. Ushbu qurilmalarning asosiy xarakteristikasi konversiya samaradorligi - yorug'lik chaqnash energiyasining sintilatorning faol moddasidagi zarracha yo'qotgan energiyasiga nisbati.
Ijobiy va kamchiliklar
Stintillyatsion nurlanish detektorlarining afzalliklari quyidagilardan iborat:
- yuqori aniqlash samaradorligi, ayniqsa yuqori energiyali qisqa toʻlqinli gamma nurlari uchun;
- yaxshi vaqtinchalik ruxsat, ya'ni ikkita ob'ektning alohida tasvirini berish qobiliyati (u 10-10 s ga etadi);
- aniqlangan zarrachalar energiyasini bir vaqtda oʻlchash;
- turli shakldagi hisoblagichlarni ishlab chiqarish imkoniyati, texnik yechimning soddaligi.
Ushbu hisoblagichlarning kamchiliklari kam energiyali zarrachalarga nisbatan past sezgirlikdir. Ular spektrometrlarning bir qismi sifatida foydalanilganda, olingan ma'lumotlarni qayta ishlash ancha murakkablashadi, chunki spektr murakkab shaklga ega.
