Scintillationsräknaren består av två komponenter, såsom en scintillator (fosfor) och en multiplikator av fotoelektronisk typ. I den grundläggande konfigurationen lade tillverkare till denna räknare en källa för elektrisk kraft och radioutrustning som tillhandahåller förstärkning och registrering av PMT-pulser. Ganska ofta utförs kombinationen av alla element i detta system med hjälp av ett optiskt system - en ljusguide. Längre i artikeln kommer vi att överväga principen för driften av en scintillationsräknare.
Arbetets funktioner
Enheten för en scintillationsräknare är ganska komplicerad, så det här ämnet behöver ägnas mer uppmärksamhet. Kärnan i driften av denna apparat är som följer.
En laddad partikel kommer in i enheten, som ett resultat av vilket alla molekyler exciteras. Dessa objekt lägger sig efter en viss tid, och i denna process frigör de så kallade fotoner. Hela denna process är nödvändig för att ljusblixten ska inträffa. Vissa fotoner passerar till fotokatoden. Denna process är nödvändig för att fotoelektroner ska se ut.
Fotoelektroner fokuseras och levereras tilloriginal elektrod. Denna åtgärd uppstår på grund av arbetet med den så kallade PMT. I den efterföljande åtgärden ökar antalet av samma elektroner flera gånger, vilket underlättas av elektronemission. Resultatet är spänning. Vidare ökar det bara dess omedelbara effekt. Pulsens varaktighet och dess amplitud vid utgången bestäms av de karakteristiska egenskaperna.
Vad används istället för fosfor?
I den här apparaten uppfanns en ersättning för ett sådant element som fosfor. I allmänhet använder tillverkare:
- organiska kristaller;
- vätskescintillatorer, som också måste vara av organisk typ;
- solida scintillatorer som är gjorda av plast;
- gasscintillatorer.
När man tittar på uppgifterna om fosforsubstitution kan man se att tillverkare i de flesta fall endast använder organiska ämnen.
Huvudkännetecknande
Det är dags att prata om de viktigaste egenskaperna hos scintillationsräknare. Först och främst är det nödvändigt att notera ljuseffekten, strålningen, dess så kallade spektrala sammansättning och själva varaktigheten av scintillationen.
I processen att passera olika laddade partiklar genom scintillatorn produceras ett visst antal fotoner som bär hit eller annan energi. En ganska stor del av de producerade fotonerna kommer att absorberas och förstöras i själva tanken. Istället för fotonersom har absorberats kommer andra sorters partiklar att produceras, som kommer att representera energi av något mindre natur. Som ett resultat av allt detta kommer fotoner att dyka upp, vars egenskaper uteslutande är karakteristiska för scintillatorn.
Ljuseffekt
Tänk sedan på scintillationsräknaren och principen för dess funktion. Låt oss nu vara uppmärksamma på ljuseffekten. Denna process kallas också effektivitet av konverteringstyp. Ljuseffekten är det så kallade förhållandet mellan energin som kommer ut och mängden energi från den laddade partikeln som går förlorad i scintillatorn.
I den här åtgärden går det genomsnittliga antalet fotoner uteslutande utanför. Detta kallas också energin för fotonernas genomsnittliga natur. Var och en av partiklarna som finns i anordningen tar inte fram monoenergetiken, utan bara spektrumet som ett kontinuerligt band. Det är trots allt han som är karakteristisk för den här typen av arbete.
Det är nödvändigt att vara uppmärksam på det viktigaste, eftersom detta spektrum av fotoner oberoende lämnar scintillatorn känd för oss. Det är viktigt att det sammanfaller eller åtminstone delvis överlappar med PMT:s spektrala karaktäristika. Denna överlappning av scintillatorelement med en annan egenskap bestäms enbart av den koefficient som överenskommits av tillverkarna.
I denna koefficient går spektrumet för den yttre typen eller spektrumet för våra fotoner in i den här enhetens yttre miljö. Idag finns det något som heter "scintillationseffektivitet". Det är en jämförelse av enheten medannan PMT-data.
Detta koncept kombinerar flera aspekter:
- Effektivitet tar hänsyn till antalet fotoner som sänds ut av scintillatorn per enhet absorberad energi. Denna indikator tar också hänsyn till enhetens känslighet för fotoner.
- Effektiviteten av detta arbete, som regel, utvärderas genom att jämföra med scintillatorns scintillationseffektivitet, som tas som standard.
Olika scintillationsförändringar
Funktionsprincipen för en scintillationsräknare består också av följande inte mindre viktiga aspekt. Scintillation kan utsättas för vissa förändringar. De beräknas enligt en särskild lag.
I den indikerar I0 den maximala intensiteten för den scintillation vi överväger. När det gäller indikatorn t0- det är ett konstant värde och det anger tiden för den så kallade dämpningen. Denna försämring visar den tid under vilken intensiteten minskar i sitt värde med vissa (e) gånger.
Det är också nödvändigt att vara uppmärksam på antalet så kallade fotoner. Det betecknas med bokstaven n i vår lag.
Var är det totala antalet fotoner som emitteras under scintillationsprocessen. Dessa fotoner sänds ut vid en viss tidpunkt och registreras i enheten.
Fosforarbetsprocesser
Som vi skrev tidigare, scintillationsräknareagera på grundval av arbetet med ett sådant element som fosfor. I detta element utförs processen med så kallad luminescens. Och den är uppdelad i flera typer:
- Den första typen är fluorescens.
- Den andra typen är fosforescens.
Dessa två arter skiljer sig främst åt i tid. När den så kallade blinkningen sker i samband med en annan process eller under en tidsperiod i storleksordningen 10-8 sek, är detta den första typen av process. När det gäller den andra typen är tidsintervallet här något längre än den föregående typen. Denna diskrepans i tid uppstår eftersom detta intervall motsvarar livet för en atom i ett rastlöst tillstånd.
Tot alt, varaktigheten av den första processen beror inte alls på indexet för rastlöshet hos den eller den atomen, men när det gäller produktionen av denna process, är det excitabiliteten hos detta element som påverkar den. Det är också värt att notera det faktum att i fallet med rastlösheten hos vissa kristaller är hastigheten för den så kallade utgången något mindre än vid fotoexcitation.
Vad är fosforescens?
Fördelarna med scintillationsräknaren inkluderar fosforescensprocessen. Under detta koncept förstår de flesta människor bara luminescens. Därför kommer vi att överväga dessa funktioner baserat på denna process. Denna process är den så kallade fortsättningen av processen efter slutförandet av en viss typ av arbete. Fosforescens av kristallfosfor uppstår från rekombinationen av elektroner och hål som har uppstått under excitation. I vissafosforföremål är det absolut omöjligt att sakta ner processen, eftersom elektroner och deras hål faller i så kallade fällor. Från just dessa fällor kan de släppas ut på egen hand, men för detta behöver de, liksom andra ämnen, få en extra energitillförsel.
I detta avseende beror processens varaktighet också på en viss temperatur. Om andra molekyler av organisk natur också deltar i processen, så inträffar fosforescensprocessen endast om de är i ett metastabilt tillstånd. Och dessa molekyler kan inte gå in i ett norm alt tillstånd. Endast i det här fallet kan vi se hur denna process är beroende av hastigheten och själva temperaturen.
Räknarens funktioner
Har en scintillationsräknare fördelar och nackdelar, som vi kommer att överväga i det här avsnittet. Först och främst kommer vi att beskriva fördelarna med enheten, eftersom det finns ganska många av dem.
Specialister lyfter fram en ganska hög grad av tillfällig förmåga. Med tiden överstiger inte en puls som sänds ut av denna enhet tio sekunder. Men detta är fallet om vissa enheter används. Denna räknare har denna indikator flera gånger mindre än sina andra analoger med en oberoende urladdning. Detta bidrar i hög grad till dess användning, eftersom räknehastigheten ökar flera gånger.
Nästa positiva egenskap hos dessa typer av räknare är en ganska liten indikator på en sen impuls. Men en sådan process utförs först efter att partiklarna har passerat registreringsperioden. det är sammalåter dig spara pulstiden för den här typen av enhet direkt.
Scintillationsräknare har också en ganska hög nivå av registrering av vissa partiklar, som inkluderar neuroner och deras strålar. För att öka registreringsnivån är det absolut nödvändigt att dessa partiklar reagerar med de så kallade detektorerna.
Tillverkning av enheter
Vem uppfann scintillationsräknaren? Detta gjordes av den tyske fysikern Kalman Hartmut Paul 1947, och 1948 uppfann vetenskapsmannen neutronröntgen. Funktionsprincipen för scintillationsräknaren gör att den kan produceras i en ganska stor storlek. Detta bidrar till att det är möjligt att utföra den så kallade hermetiska analysen av ett ganska stort energiflöde, som inkluderar ultravioletta strålar.
Det är också möjligt att införa vissa ämnen i enheten, med vilka neutroner kan interagera ganska bra. Vilket naturligtvis har sina omedelbara positiva egenskaper vid tillverkning och framtida användning av en disk av denna karaktär.
Designtyp
Partiklar i scintillationsräknaren säkerställer dess högkvalitativa prestanda. Konsumenter har följande krav för driften av enheten:
- på den så kallade fotokatoden är den bästa indikatorn på ljusinsamling;
- på denna fotokatod finns en exceptionellt enhetlig typ av ljusfördelning;
- onödiga partiklar i enheten är mörka;
- magnetiska fält har absolut ingen effekt på hela bärarprocessen;
- koefficient ini detta fall är stabil.
Nackdelar scintillationsräknare har den mest minimala. När du utför arbete är det absolut nödvändigt att se till att amplituden för sign altyperna av pulser motsvarar andra typer av amplituder.
Bänkförpackning
Scintillationsräknaren är ofta förpackad i en metallbehållare med glas på ena sidan. Dessutom placeras ett lager av specialmaterial mellan själva behållaren och scintillatorn, vilket förhindrar att ultravioletta strålar och värme kommer in. Plastscintillatorer behöver inte packas i förseglade behållare, dock måste alla solida scintillatorer ha ett utgångsfönster i ena änden. Det är mycket viktigt att vara uppmärksam på förpackningen till denna apparat.
Meter Benefits
Fördelarna med scintillationsräknaren är följande:
- Den här enhetens känslighet är alltid på högsta nivå, och dess direkta effektivitet beror direkt på detta.
- Instrumentets möjligheter inkluderar ett brett utbud av tjänster.
- Förmågan att skilja mellan vissa partiklar använder endast information om deras energi.
Det är på grund av ovanstående indikatorer som denna typ av mätare överträffade alla sina konkurrenter och med rätta blev den bästa enheten i sitt slag.
Det är också värt att notera att dess nackdelar inkluderar känslig uppfattningförändringar i en viss temperatur, såväl som miljöförhållanden.
