Синтилляци мэдрэгч нь энгийн тоосонцорыг илрүүлэх зориулалттай хэмжих хэрэгслийн нэг төрөл юм. Тэдний онцлог нь гэрэл мэдрэмтгий системийг ашиглах замаар унших явдал юм. Эдгээр багажийг анх удаа 1944 онд ураны цацрагийг хэмжихэд ашиглаж байжээ. Ажиллаж буй бодисын төрлөөс хамааран хэд хэдэн төрлийн илрүүлэгч байдаг.
Очих газар
Синтилляци мэдрэгчийг дараах зорилгоор өргөн ашигладаг:
- байгаль орчны цацрагийн бохирдлын бүртгэл;
- цацраг идэвхт материалын шинжилгээ болон бусад физик, химийн судалгаа;
- илүү төвөгтэй илрүүлэгч системийг ажиллуулах элемент болгон ашиглах;
- бодисуудын спектрометрийн судалгаа;
- цацрагаас хамгаалах систем дэх дохионы бүрэлдэхүүн хэсэг (жишээ нь, хөлөг онгоц цацраг идэвхт бохирдлын бүсэд орсон тухай мэдээлэх зориулалттай дозиметрийн төхөөрөмж).
Тоолуур нь чанарын бүртгэлийг хоёуланг нь хийх боломжтойцацраг болон түүний энергийг хэмжих.
Иррүүлэгчийн зохион байгуулалт
Синтилляцын цацраг илрүүлэгчийн үндсэн бүтцийг доорх зурагт үзүүлэв.
Тоног төхөөрөмжийн үндсэн элементүүд нь дараах байдалтай байна:
- фотомолжуулагч;
- сцинтиллятор нь болор торны өдөөлтийг харагдах гэрэл болгон хувиргаж, оптик хөрвүүлэгч рүү дамжуулах зориулалттай;
- эхний хоёр төхөөрөмжийн хоорондох оптик холбоо;
- хүчдэл тогтворжуулагч;
- цахилгаан импульс бүртгэх цахим систем.
Төрөл
Цацраг туяанд өртөх үед флюресцент үүсгэдэг бодисын төрлөөс хамааран синтилляцын детекторын үндсэн төрлүүдийн дараах ангилал байдаг:
- Органик бус шүлтийн галидын тоолуур. Эдгээрийг альфа, бета, гамма, нейтрон цацрагийг бүртгэхэд ашигладаг. Аж үйлдвэрт хэд хэдэн төрлийн дан талстыг үйлдвэрлэдэг: натрийн иодид, цезий, кали ба лити, цайрын сульфид, шүлтлэг шороон металлын вольдболд. Тэдгээр нь тусгай хольцоор идэвхждэг.
- Органик дан талст ба тунгалаг уусмал. Эхний бүлэгт: антрацен, толан, транс-стилбен, нафталин болон бусад нэгдлүүд, хоёрдугаар бүлэгт терфенил, антрацены нафталинтай холимог, хуванцар дахь хатуу уусмалууд орно. Эдгээрийг цаг хугацааны хэмжилт, хурдан нейтроныг илрүүлэхэд ашигладаг. Органик сцинтиллятор дахь идэвхжүүлэгч нэмэлтүүд байдаггүйхувь нэмэр оруулах.
- Хийн орчин (He, Ar, Kr, Xe). Ийм мэдрэгчийг ихэвчлэн хүнд цөмийн хуваагдлын хэсгүүдийг илрүүлэхэд ашигладаг. Цацрагийн долгионы урт нь хэт ягаан туяаны спектрт байдаг тул тэдгээрт тохирох фотодиод шаардлагатай.
100 кВ хүртэлх кинетик энергитэй синтилляцын нейтрон детекторын хувьд 10 массын тоотой борын изотопоор идэвхжсэн цайрын сульфидын талстыг ашигладаг ба 6Li. Альфа тоосонцорыг бүртгэхдээ цайрын сульфидыг тунгалаг субстрат дээр нимгэн давхаргаар түрхэнэ.
Органик нэгдлүүдийн дотроос сцинтиллятор хуванцарыг хамгийн өргөн хэрэглэдэг. Эдгээр нь өндөр молекултай хуванцар дахь гэрэлтэгч бодисын уусмал юм. Ихэнхдээ гялтгар хуванцарыг полистирол дээр үндэслэн хийдэг. Альфа, бета цацрагийг бүртгэхийн тулд нимгэн хавтанг, гамма болон рентген туяанд зузаан хавтанг ашигладаг. Тэдгээр нь ил тод өнгөлсөн цилиндр хэлбэрээр үйлдвэрлэгддэг. Бусад төрлийн сцинтилляторуудтай харьцуулахад хуванцар сцинтиллятор нь хэд хэдэн давуу талтай:
- богино хугацаа;
- механик гэмтэл, чийгэнд тэсвэртэй;
- цацраг туяанд өндөр тунгаар өртөх үед шинж чанарын тогтмол байдал;
- бага зардал;
- хийхэд хялбар;
- бүртгэлийн өндөр үр ашиг.
Фото үржүүлэгч
Энэ төхөөрөмжийн үндсэн функциональ бүрэлдэхүүн хэсэг нь фото үржүүлэгч юм. Энэ нь суурилуулсан электродуудын систем юмшилэн хоолойд. Гадны соронзон орны нөлөөллөөс хамгаалахын тулд соронзон нэвчилт ихтэй материалаар хийсэн металл бүрхүүлд байрлуулна. Энэ нь цахилгаан соронзон интерференцийг хамгаалдаг.
Фото үржүүлэгчид гэрлийн гялбаа нь цахилгаан импульс болж хувирдаг ба электронуудын хоёрдогч ялгаралтын үр дүнд цахилгаан гүйдэл мөн нэмэгддэг. Гүйдлийн хэмжээ нь динодын тооноос хамаарна. Электронуудын фокус нь электродуудын хэлбэр, тэдгээрийн хоорондох потенциалаас хамаардаг электростатик талбайн улмаас үүсдэг. Цэнэглэгдсэн бөөмс нь электрод хоорондын зайд хурдасч, дараагийн динод дээр унаснаар өөр ялгаралт үүсгэдэг. Үүнээс болж электроны тоо хэд дахин нэмэгддэг.
Синтилляци мэдрэгч: энэ нь хэрхэн ажилладаг
Тоолуур дараах байдлаар ажилладаг:
- Цэнэглэсэн бөөмс нь сцинтилляторын ажлын бодис руу ордог.
- Болор, уусмал эсвэл хийн молекулуудын иончлол ба өдөөлт үүсдэг.
- Молекулууд фотон ялгаруулж секундын саяны дараа тэнцвэрт байдалдаа ордог.
- Фото үржүүлэгчид гэрлийн гялбаа "олшруулж" анодыг цохино.
- Анодын хэлхээ нь цахилгаан гүйдлийг өсгөж хэмждэг.
Сцинтилляци мэдрэгчийн ажиллах зарчим нь гэрэлтэх үзэгдэл дээр суурилдаг. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн гол шинж чанар нь хувиргах үр ашиг юм - гэрлийн анивчсан энерги болон сцинтилляторын идэвхтэй бодис дахь бөөмийн алдагдсан энергийн харьцаа.
Давуу болон сул тал
Синтилляцын цацраг илрүүлэгчийн давуу талууд нь:
- илрүүлэх өндөр үр ашиг, ялангуяа өндөр энергийн богино долгионы гамма туяа;
- цаг хугацааны сайн нягтрал, өөрөөр хэлбэл хоёр объектын тусад нь дүрсийг өгөх чадвар (энэ нь 10-10 с хүрдэг);
- илэрсэн бөөмсийн энергийг нэгэн зэрэг хэмжих;
- янз бүрийн хэлбэрийн тоолуур үйлдвэрлэх боломж, техникийн шийдлийн энгийн байдал.
Эдгээр тоолуурын сул тал нь эрчим хүч багатай тоосонцорыг мэдрэх чадвар багатай байдаг. Тэдгээрийг спектрометрийн нэг хэсэг болгон ашиглах үед спектр нь нарийн төвөгтэй хэлбэртэй байдаг тул олж авсан өгөгдлийг боловсруулах нь илүү төвөгтэй болдог.
