Scintiliacijos skaitiklis susideda iš dviejų komponentų, tokių kaip scintiliatorius (fosforas) ir fotoelektroninio tipo daugiklis. Pagrindinėje konfigūracijoje gamintojai prie šio skaitiklio pridėjo elektros energijos ir radijo įrangos š altinį, kuris užtikrina PMT impulsų stiprinimą ir registravimą. Gana dažnai visų šios sistemos elementų derinimas atliekamas naudojant optinę sistemą – šviesos kreiptuvą. Toliau straipsnyje apžvelgsime scintiliacijos skaitiklio veikimo principą.
Darbo ypatybės
Scintiliacijos skaitiklio įtaisas yra gana sudėtingas, todėl šiai temai reikia skirti daugiau dėmesio. Šio aparato veikimo esmė yra tokia.
Į prietaisą patenka įkrauta dalelė, dėl kurios sužadinamos visos molekulės. Šie objektai po tam tikro laiko nusėda ir šiame procese išskiria vadinamuosius fotonus. Visas šis procesas yra būtinas, kad įvyktų šviesos blyksnis. Tam tikri fotonai pereina į fotokatodą. Šis procesas būtinas fotoelektronams atsirasti.
Fotoelektronai sufokusuoti ir pristatytioriginalus elektrodas. Šis veiksmas įvyksta dėl vadinamojo PMT darbo. Vėlesniame veiksme tų pačių elektronų skaičius padidėja kelis kartus, o tai palengvina elektronų emisija. Rezultatas – įtampa. Be to, tai tik padidina tiesioginį poveikį. Impulso trukmę ir jo amplitudę prie išėjimo lemia būdingos savybės.
Kas naudojamas vietoj fosforo?
Šiame aparate buvo išrastas tokio elemento kaip fosforas pakaitalas. Paprastai gamintojai naudoja:
- organinio tipo kristalai;
- skysti scintiliatoriai, kurie taip pat turi būti organinio tipo;
- kieti scintiliatoriai, pagaminti iš plastiko;
- dujų scintiliatoriai.
Pažvelgus į duomenis apie fosforo pakeitimą, matyti, kad gamintojai dažniausiai naudoja tik organines medžiagas.
Pagrindinė charakteristika
Atėjo laikas pakalbėti apie pagrindines scintiliacijos skaitiklių charakteristikas. Visų pirma būtina atkreipti dėmesį į šviesos srautą, spinduliuotę, jos vadinamąją spektrinę sudėtį ir pačią scintiliacijos trukmę.
Per scintiliatorių leidžiant įvairias įkrautas daleles, susidaro tam tikras skaičius fotonų, kurie perneša čia ar kitą energiją. Gana didelė dalis pagamintų fotonų bus absorbuojami ir sunaikinami pačiame rezervuare. Vietoj fotonųkurios bus sugertos, susidarys kitokios dalelės, kurios atstovaus kiek mažesnės prigimties energiją. Dėl viso šio veiksmo atsiras fotonai, kurių savybės būdingos tik scintiliatoriui.
Šviesos galia
Toliau apsvarstykite scintiliacijos skaitiklį ir jo veikimo principą. Dabar atkreipkime dėmesį į šviesos srautą. Šis procesas taip pat vadinamas konversijos tipo efektyvumu. Šviesos išeiga yra vadinamasis energijos, kuri išsiskiria, ir įkrautos dalelės energijos kiekio, prarastos scintiliatoriuje, santykis.
Atliekant šį veiksmą, vidutinis fotonų skaičius patenka tik į lauką. Tai taip pat vadinama vidutinės fotonų prigimties energija. Kiekviena įrenginyje esanti dalelė neatskleidžia monoenergetikos, o tik spektrą kaip ištisinę juostą. Juk būtent jis yra būdingas tokiam darbui.
Būtina atkreipti dėmesį į svarbiausią dalyką, nes šis fotonų spektras savarankiškai palieka mums žinomą scintiliatorių. Svarbu, kad ji sutaptų arba bent iš dalies sutaptų su PMT spektrine charakteristika. Šis skirtingų charakteristikų scintiliatorių elementų sutapimas nustatomas tik pagal gamintojų sutartą koeficientą.
Šiame koeficiente išorinio tipo spektras arba mūsų fotonų spektras patenka į šio įrenginio išorinę aplinką. Šiandien yra toks dalykas kaip „scintiliacijos efektyvumas“. Tai įrenginio palyginimas sukiti PMT duomenys.
Ši koncepcija apjungia kelis aspektus:
- Efektyvumas atsižvelgia į mūsų fotonų, kuriuos išspinduliuoja scintiliatorius, skaičių sugertos energijos vienetui. Šis indikatorius taip pat atsižvelgia į įrenginio jautrumą fotonams.
- Šio darbo efektyvumas, kaip taisyklė, vertinamas lyginant su scintiliatoriaus scintiliacijos efektyvumu, kuris laikomas standartiniu.
Įvairūs scintiliacijos pokyčiai
Scintiliacijos skaitiklio veikimo principą taip pat sudaro ne mažiau svarbus aspektas. Scintiliacija gali būti paveikta tam tikrų pokyčių. Jie apskaičiuojami pagal specialų įstatymą.
Jame I0 nurodo maksimalų mūsų svarstomo scintiliacijos intensyvumą. Kalbant apie indikatorių t0- tai pastovi reikšmė ir žymi vadinamojo slopinimo laiką. Šis mažėjimas rodo laiką, per kurį intensyvumo vertė sumažėja tam tikrais (e) kartus.
Taip pat būtina atkreipti dėmesį į vadinamųjų fotonų skaičių. Mūsų įstatyme jis žymimas raide n.
Kur yra bendras fotonų, išspinduliuotų scintiliacijos proceso metu, skaičius. Šie fotonai išspinduliuojami tam tikru laiku ir registruojami įrenginyje.
Fosforo darbo procesai
Kaip rašėme anksčiau, scintiliacijos skaitikliaiveikti remiantis tokio elemento kaip fosforas darbu. Šiame elemente atliekamas vadinamasis liuminescencijos procesas. Ir jis skirstomas į keletą tipų:
- Pirmoji rūšis yra fluorescencija.
- Antra rūšis yra fosforescencija.
Šios dvi rūšys pirmiausia skiriasi laiku. Kai vadinamasis mirksėjimas įvyksta kartu su kitu procesu arba per 10-8 sek. laikotarpį, tai yra pirmasis proceso tipas. Kalbant apie antrąjį tipą, čia laiko intervalas yra šiek tiek ilgesnis nei ankstesnio tipo. Šis laiko neatitikimas atsiranda dėl to, kad šis intervalas atitinka neramioje būsenoje esančio atomo gyvavimo trukmę.
Iš viso pirmojo proceso trukmė visiškai nepriklauso nuo to ar kito atomo neramumo indekso, bet kalbant apie šio proceso išvestį, tai įtakoja šio elemento jaudrumas. Taip pat verta atkreipti dėmesį į tai, kad esant tam tikrų kristalų neramumui, vadinamojo išėjimo greitis yra šiek tiek mažesnis nei naudojant foto sužadinimą.
Kas yra fosforescencija?
Scintiliacijos skaitiklio pranašumai apima fosforescencinį procesą. Pagal šią sąvoką dauguma žmonių supranta tik liuminescenciją. Todėl mes apsvarstysime šias funkcijas remdamiesi šiuo procesu. Šis procesas yra vadinamasis proceso tąsa užbaigus tam tikros rūšies darbą. Kristalinių fosforų fosforescencija atsiranda dėl elektronų ir skylių, atsiradusių sužadinimo metu, rekombinacijos. Tam tikruosefosforo objektų, visiškai neįmanoma sulėtinti proceso, nes elektronai ir jų skylės patenka į vadinamuosius spąstus. Iš šių spąstų jie gali išsiskirti patys, tačiau tam jie, kaip ir kitos medžiagos, turi gauti papildomos energijos.
Šiuo atžvilgiu proceso trukmė taip pat priklauso nuo konkrečios temperatūros. Jei procese dalyvauja ir kitos organinės prigimties molekulės, tai fosforescencijos procesas vyksta tik tada, kai jos yra metastabilios būsenos. Ir šios molekulės negali pereiti į normalią būseną. Tik šiuo atveju galime pamatyti šio proceso priklausomybę nuo greičio ir pačios temperatūros.
Skaičiuoklių ypatybės
Turi scintiliacijos skaitiklio privalumų ir trūkumų, kuriuos aptarsime šiame skyriuje. Pirmiausia aprašysime įrenginio privalumus, nes jų yra gana daug.
Specialistai pabrėžia gana didelį laikinų gebėjimų rodiklį. Laikui bėgant vienas šio prietaiso skleidžiamas impulsas neviršija dešimties sekundžių. Bet taip yra, jei naudojami tam tikri įrenginiai. Šis skaitiklis turi šį indikatorių kelis kartus mažiau nei kiti jo analogai su nepriklausomu iškrovimu. Tai labai prisideda prie jo naudojimo, nes skaičiavimo greitis padidėja kelis kartus.
Kita teigiama šių tipų skaitiklių kokybė yra gana mažas vėlyvojo impulso rodiklis. Tačiau toks procesas atliekamas tik dalelėms pasibaigus registracijos laikotarpiui. tai tas patsleidžia tiesiogiai išsaugoti šio tipo įrenginio impulso laiką.
Be to, scintiliacijos skaitikliai turi gana aukštą tam tikrų dalelių, įskaitant neuronus ir jų spindulius, registravimo lygį. Norint padidinti registravimo lygį, būtina, kad šios dalelės reaguotų su vadinamaisiais detektoriais.
Įrenginių gamyba
Kas išrado scintiliacijos skaitiklį? Tai 1947 metais padarė vokiečių fizikas Kalmanas Hartmutas Paulas, o 1948 metais mokslininkas išrado neutroninę radiografiją. Scintiliacijos skaitiklio veikimo principas leidžia jį pagaminti gana dideliu dydžiu. Tai prisideda prie to, kad galima atlikti vadinamąją hermetinę gana didelio energijos srauto analizę, apimančią ultravioletinius spindulius.
Į prietaisą taip pat galima įvesti tam tikrų medžiagų, su kuriomis neutronai gali gana gerai sąveikauti. Tai, žinoma, turi tiesioginių teigiamų savybių gaminant ir ateityje naudojant tokio pobūdžio skaitiklį.
Dizaino tipas
Scintiliacijos skaitiklio dalelės užtikrina jo aukštos kokybės veikimą. Vartotojai turi šiuos įrenginio veikimo reikalavimus:
- vadinamasis fotokatodas yra geriausias šviesos surinkimo indikatorius;
- šiame fotokatode yra išskirtinai vienodas šviesos pasiskirstymo tipas;
- nereikalingos dalelės įrenginyje yra patamsėjusios;
- magnetiniai laukai neturi jokios įtakos visam nešiklio procesui;
- koeficientas inšiuo atveju yra stabilus.
Trūkumai scintiliacijos skaitiklis turi minimalų. Atliekant darbus, būtina užtikrinti, kad signalų tipų impulsų amplitudė atitiktų kitų tipų amplitudes.
Prekių pakuotė
Scintiliacijos skaitiklis dažnai supakuotas į metalinį indą su stiklu vienoje pusėje. Be to, tarp paties indo ir scintiliatoriaus yra dedamas specialios medžiagos sluoksnis, kuris neleidžia patekti ultravioletiniams spinduliams ir šilumai. Plastikinių scintiliatorių nereikia supakuoti į sandarias talpyklas, tačiau visų kietųjų scintiliatorių viename gale turi būti išėjimo langas. Labai svarbu atkreipti dėmesį į šio prietaiso pakuotę.
Materio privalumai
Scintiliacijos skaitiklio pranašumai yra šie:
- Šio įrenginio jautrumas visada yra aukščiausio lygio, o jo tiesioginis efektyvumas tiesiogiai priklauso nuo to.
- Prietaiso galimybės apima platų paslaugų spektrą.
- Galimybė atskirti tam tikras daleles naudoja tik informaciją apie jų energiją.
Dėl aukščiau pateiktų rodiklių šio tipo skaitikliai pralenkė visus savo konkurentus ir teisėtai tapo geriausiu tokio tipo prietaisu.
Taip pat verta paminėti, kad jo trūkumai apima jautrų suvokimątam tikros temperatūros pokyčiai, taip pat aplinkos sąlygos.
