Сцинтилляциялык детекторлор – элементардык бөлүкчөлөрдү аныктоо үчүн арналган өлчөөчү жабдуулардын түрлөрүнүн бири. Алардын өзгөчөлүгү жарыкка сезгич системаларды колдонуу аркылуу окуу болот. Биринчи жолу бул приборлор 1944-жылы урандын радиациясын өлчөө үчүн колдонулган. Иштөөчү агенттин түрүнө жараша детекторлордун бир нече түрү бар.
Бара турган жер
Сцинтилляциялык детекторлор төмөнкү максаттар үчүн кеңири колдонулат:
- чөйрөнүн радиациялык булганышын каттоо;
- радиактивдүү материалдардын анализи жана башка физикалык жана химиялык изилдөөлөр;
- татаалыраак детектордук системаларды ишке киргизүү үчүн элемент катары колдонуу;
- заттарды спектрометриялык изилдөө;
- радиациядан коргоо системаларындагы сигналдык компонент (мисалы, радиоактивдүү булгануу зонасына кеменин кириши жөнүндө билдирүү үчүн арналган дозиметрдик жабдуулар).
Эсептегичтер сапаттуу каттоону тең чыгара алатрадиация жана анын энергиясын өлчөө.
Детекторлордун тартиби
Сцинтилляциялык нурлануу детекторунун негизги түзүлүшү төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөн.
Жабдуулардын негизги элементтери төмөнкүлөр:
- фотокөбөйткүч;
- сцинтиллятор кристалл торчосунун дүүлүгүүсүн көрүнөө жарыкка айландырууга жана аны оптикалык конвертерге өткөрүүгө арналган;
- биринчи эки түзмөктүн ортосундагы оптикалык байланыш;
- чыңалуу стабилизатору;
- электрдик импульстарды жазуу үчүн электрондук система.
Түрлөр
Сцинтилляциялык детекторлордун негизги түрлөрүнүн төмөнкүдөй классификациясы бар.
- Органикалык эмес щелоч галогениддери. Алар альфа, бета, гамма жана нейтрондук нурланууну каттоо үчүн колдонулат. Өнөр жайда монокристаллдардын бир нече түрү чыгарылат: натрий йодиди, цезий, калий жана литий, цинк сульфиди, щелочтуу жер металл вольфрамдары. Алар атайын аралашмалар менен иштетилет.
- Органикалык монокристаллдар жана тунук эритмелер. Биринчи топко: антрацен, толан, транс-стильбен, нафталин жана башка бирикмелер, экинчи топко терфенил, антрацендин нафталин менен аралашмасы, пластмассадагы катуу эритмелер кирет. Алар убакытты өлчөө жана тез нейтрондорду аныктоо үчүн колдонулат. Органикалык сцинтилляторлордо активдештирүүчү кошумчалар жоксалым кошуу.
- Газ чөйрөсү (He, Ar, Kr, Xe). Мындай детекторлор негизинен оор ядролордун бөлүнүү фрагменттерин аныктоо үчүн колдонулат. Нурлануунун толкун узундугу ультра кызгылт көк спектрде болгондуктан, алар тиешелүү фотодиоддорду талап кылат.
Кинетикалык энергиясы 100 кВ чейин болгон сцинтилляциялык нейтрон детекторлору үчүн массасы 10 болгон бор изотопу менен активдештирилген цинк сульфидинин кристаллдары жана 6Li колдонулат. Альфа бөлүкчөлөрүн каттоодо цинк сульфиди тунук субстраттын үстүнө жука катмар менен колдонулат.
Органикалык кошулмалардын ичинен сцинтилляциялык пластмассалар эң көп колдонулат. Алар жогорку молекулалуу пластмассадагы люминесценттик заттардын эритмелери. Көбүнчө сцинтилляциялык пластик полистиролдун негизинде жасалат. Жука пластиналар альфа жана бета нурланууну каттоо үчүн, ал эми калың плиталар гамма жана рентген нурлары үчүн колдонулат. Алар тунук жылмаланган цилиндр түрүндө чыгарылат. Сцинтилляторлордун башка түрлөрүнө салыштырмалуу пластикалык сцинтилляторлор бир нече артыкчылыктарга ээ:
- кыска жаркылдоо убактысы;
- механикалык зыянга, нымдуулукка туруктуулук;
- радиациянын жогорку дозаларында мүнөздөмөлөрдүн туруктуулугу;
- төмөн баа;
- жасаш оңой;
- каттоо натыйжалуулугу жогору.
Фотокөбөйткүчтөр
Бул жабдуунун негизги функционалдык компоненти фотокөбөйтүүчү болуп саналат. Бул орнотулган электроддор системасыайнек түтүктө. Сырткы магнит талаасынан коргоо үчүн магниттик өткөрүмдүүлүгү жогору болгон материалдан жасалган металл корпуска жайгаштырылат. Бул электромагниттик тоскоолдуктарды коргойт.
Фотомультипликатордо жарык жаркырашы электр импульсуна айланат жана электрондордун экинчилик эмиссиясынын натыйжасында электр тогу да күчөйт. Токтун көлөмү диноддордун санына жараша болот. Электрондордун фокусланышы электроддордун формасына жана алардын ортосундагы потенциалга көз каранды болгон электростатикалык талаанын эсебинен болот. Чыккан заряддуу бөлүкчөлөр электроддор аралык мейкиндикте ылдамдашат жана кийинки динодго түшүп, дагы бир эмиссияны пайда кылат. Ушундан улам электрондордун саны бир нече эсе көбөйөт.
Сцинтилляция детектору: ал кантип иштейт
Эсептегичтер мындай иштейт:
- Заряддалган бөлүкчө сцинтиллятордун жумушчу затына кирет.
- Кристаллдын, эритменин же газдын молекулаларынын иондошуусу жана дүүлүгүүсү пайда болот.
- Молекулалар фотондорду чыгарышат жана секунданын миллиондон бир бөлүгүнөн кийин тең салмактуулукка келишет.
- Фотокөбөйткүчтө жаркыраган жарык "күчөйт" жана анодго тийет.
- Аноддук чынжыр электр тогун күчөтөт жана өлчөйт.
Сцинтилляциялык детектордун иштөө принциби люминесценция кубулушуна негизделген. Бул приборлордун негизги мүнөздөмөсү болуп конверсия эффективдүүлүгү саналат - жаркыраган жарыктын энергиясынын сцинтиллятордун активдүү затындагы бөлүкчө жоготкон энергияга катышы.
Плюс жана минус
Сцинтилляциялык нурлануу детекторлорунун артыкчылыктары төмөнкүлөрдү камтыйт:
- жогорку аныктоо натыйжалуулугу, өзгөчө жогорку энергиялуу кыска толкундуу гамма нурлары үчүн;
- жакшы убактылуу резолюция, башкача айтканда, эки объекттин өзүнчө сүрөтүн берүү мүмкүнчүлүгү (ал 10-10 с жетет);
- аныкталган бөлүкчөлөрдүн энергиясын бир убакта өлчөө;
- ар кандай формадагы эсептегичтерди жасоо мүмкүнчүлүгү, техникалык чечимдин жөнөкөйлүгү.
Бул эсептегичтердин кемчиликтери энергиясы аз бөлүкчөлөргө карата сезгичтиги. Алар спектрометрлердин бир бөлүгү катары колдонулганда, спектр татаал формага ээ болгондуктан, алынган маалыматтарды иштетүү бир топ татаалдашат.
