Scintilācijas skaitītājs sastāv no divām sastāvdaļām, piemēram, scintilatora (fosfora) un fotoelektroniskā tipa reizinātāja. Pamatkonfigurācijā ražotāji šim skaitītājam pievienoja elektroenerģijas un radioiekārtu avotu, kas nodrošina PMT impulsu pastiprināšanu un reģistrāciju. Diezgan bieži visu šīs sistēmas elementu apvienošana tiek veikta, izmantojot optisko sistēmu - gaismas vadu. Tālāk rakstā aplūkosim scintilācijas skaitītāja darbības principu.
Darba iezīmes
Scintilācijas skaitītāja ierīce ir diezgan sarežģīta, tāpēc šai tēmai jāpievērš lielāka uzmanība. Šī aparāta darbības būtība ir šāda.
Ierīcē nonāk lādēta daļiņa, kā rezultātā tiek ierosinātas visas molekulas. Šie objekti nosēžas pēc noteikta laika, un šajā procesā tie atbrīvo tā sauktos fotonus. Viss šis process ir nepieciešams, lai notiktu gaismas uzliesmojums. Daži fotoni pāriet uz fotokatodu. Šis process ir nepieciešams, lai parādītos fotoelektroni.
Fotoelektroni ir fokusēti un piegādātioriģināls elektrods. Šī darbība notiek tā sauktā PMT darbības dēļ. Turpmākajā darbībā šo pašu elektronu skaits palielinās vairākas reizes, ko veicina elektronu emisija. Rezultāts ir spriedze. Turklāt tas tikai palielina tā tūlītējo iedarbību. Impulsa ilgumu un tā amplitūdu pie izejas nosaka raksturīgās īpašības.
Kas tiek izmantots fosfora vietā?
Šajā aparātā tika izgudrots tāda elementa kā fosfora aizstājējs. Parasti ražotāji izmanto:
- organiskā tipa kristāli;
- šķidrie scintilatori, kuriem arī jābūt organiska tipa;
- cietie scintilatori, kas izgatavoti no plastmasas;
- gāzes scintilatori.
Aplūkojot datus par fosfora aizstāšanu, var redzēt, ka ražotāji vairumā gadījumu izmanto tikai organiskās vielas.
Galvenais raksturlielums
Ir pienācis laiks runāt par galveno scintilācijas skaitītāju īpašību. Pirmkārt, jāatzīmē gaismas jauda, starojums, tā sauktais spektrālais sastāvs un pats scintilācijas ilgums.
Izlaižot dažādas lādētas daļiņas caur scintilatoru, rodas noteikts skaits fotonu, kas nes šeit vai citu enerģiju. Diezgan liela daļa no saražotajiem fotoniem tiks absorbēta un iznīcināta pašā tvertnē. Fotonu vietākuras būs absorbētas, tiks ražotas cita veida daļiņas, kas pārstāvēs nedaudz mazākas dabas enerģiju. Visas šīs darbības rezultātā parādīsies fotoni, kuru īpašības ir raksturīgas tikai scintilatoram.
Gaismas jauda
Tālāk apsveriet scintilācijas skaitītāju un tā darbības principu. Tagad pievērsīsim uzmanību gaismas jaudai. Šo procesu sauc arī par konversijas tipa efektivitāti. Gaismas jauda ir tā sauktā iznākošās enerģijas attiecība pret lādētās daļiņas enerģijas daudzumu, kas zaudēta scintilatorā.
Šajā darbībā vidējais fotonu skaits ir tikai ārpusē. To sauc arī par fotonu vidējās dabas enerģiju. Katra no ierīcē esošajām daļiņām neizceļ monoenerģētiku, bet tikai spektru kā nepārtrauktu joslu. Galu galā tieši viņš ir raksturīgs šāda veida darbam.
Jāpievērš uzmanība vissvarīgākajam, jo šis fotonu spektrs patstāvīgi atstāj mums zināmo scintilatoru. Ir svarīgi, lai tas sakristu vai vismaz daļēji pārklājas ar PMT spektrālo raksturlielumu. Šo scintilatora elementu pārklāšanos ar atšķirīgu raksturlielumu nosaka tikai koeficients, par kuru vienojušies ražotāji.
Šajā koeficientā ārējā tipa spektrs jeb mūsu fotonu spektrs nonāk šīs ierīces ārējā vidē. Mūsdienās ir tāda lieta kā "scintilācijas efektivitāte". Tas ir ierīces salīdzinājums arciti PMT dati.
Šajā koncepcijā ir apvienoti vairāki aspekti:
- Efektivitāte ņem vērā mūsu fotonu skaitu, ko izstaro scintilators uz absorbētās enerģijas vienību. Šis indikators ņem vērā arī ierīces jutību pret fotoniem.
- Šā darba efektivitāti, kā likums, novērtē, salīdzinot ar scintilatora scintilācijas efektivitāti, kas tiek ņemta par standartu.
Dažādas scintilācijas izmaiņas
Scintilācijas skaitītāja darbības princips sastāv arī no sekojoša ne mazāk svarīga aspekta. Scintilācija var tikt pakļauta noteiktām izmaiņām. Tos aprēķina saskaņā ar īpašu likumu.
Tajā I0 norāda maksimālo scintilācijas intensitāti, kuru mēs apsveram. Kas attiecas uz indikatoru t0- tā ir nemainīga vērtība un apzīmē tā saucamās vājināšanās laiku. Šis samazinājums parāda laiku, kurā intensitātes vērtība samazinās par noteiktām (e) reizēm.
Jāpievērš uzmanība arī tā saukto fotonu skaitam. Mūsu likumā to apzīmē ar burtu n.
Kur ir kopējais scintilācijas procesa laikā emitēto fotonu skaits. Šie fotoni tiek izstaroti noteiktā laikā un reģistrēti ierīcē.
Fosfora darba procesi
Kā jau rakstījām iepriekš, scintilācijas skaitītājidarbojas, pamatojoties uz tāda elementa kā fosfora darbību. Šajā elementā tiek veikts tā sauktais luminiscences process. Un tas ir sadalīts vairākos veidos:
- Pirmais veids ir fluorescence.
- Otrais veids ir fosforescence.
Šīs divas sugas galvenokārt atšķiras laikā. Ja tā sauktā mirgošana notiek saistībā ar citu procesu vai laika periodā aptuveni 10-8 s, šis ir pirmais procesa veids. Kas attiecas uz otro veidu, šeit laika intervāls ir nedaudz garāks nekā iepriekšējam tipam. Šī laika neatbilstība rodas tāpēc, ka šis intervāls atbilst atoma mūža ilgumam nemierīgā stāvoklī.
Kopumā pirmā procesa ilgums nemaz nav atkarīgs no tā vai cita atoma nemierīguma indeksa, bet kas attiecas uz šī procesa iznākumu, tad to ietekmē šī elementa uzbudināmība. Ir arī vērts atzīmēt faktu, ka atsevišķu kristālu nemierīguma gadījumā tā sauktās izejas ātrums ir nedaudz mazāks nekā ar fotouzbudinājumu.
Kas ir fosforescence?
Scintilācijas skaitītāja priekšrocības ietver fosforescences procesu. Saskaņā ar šo koncepciju lielākā daļa cilvēku saprot tikai luminiscenci. Tāpēc mēs apsvērsim šīs funkcijas, pamatojoties uz šo procesu. Šis process ir tā sauktais procesa turpinājums pēc noteikta veida darba pabeigšanas. Kristālu luminoforu fosforescence rodas ierosmes laikā radušos elektronu un caurumu rekombinācijas rezultātā. Noteiktosfosfora objektiem, procesu ir absolūti neiespējami palēnināt, jo elektroni un to caurumi nonāk tā sauktajos slazdos. No šiem slazdiem tās var izdalīties pašas no sevis, taču šim nolūkam tām, tāpat kā citām vielām, ir jāsaņem papildu enerģijas padeve.
Šajā sakarā procesa ilgums ir atkarīgs arī no konkrētas temperatūras. Ja procesā piedalās arī citas organiskas dabas molekulas, tad fosforescences process notiek tikai tad, ja tās atrodas metastabilā stāvoklī. Un šīs molekulas nevar nonākt normālā stāvoklī. Tikai šajā gadījumā mēs varam redzēt šī procesa atkarību no ātruma un pašas temperatūras.
Lektoru funkcijas
Ir scintilācijas skaitītāja priekšrocības un trūkumi, kurus mēs aplūkosim šajā sadaļā. Vispirms aprakstīsim ierīces priekšrocības, jo to ir diezgan daudz.
Speciālisti izceļ diezgan augstu pagaidu spēju līmeni. Laika gaitā viens šīs ierīces izstarotais impulss nepārsniedz desmit sekundes. Bet tas tā ir gadījumā, ja tiek izmantotas noteiktas ierīces. Šim skaitītājam šis indikators ir vairākas reizes mazāks nekā citiem tā analogiem ar neatkarīgu izlādi. Tas ievērojami veicina tā izmantošanu, jo skaitīšanas ātrums palielinās vairākas reizes.
Nākamā pozitīvā šāda veida skaitītāju kvalitāte ir diezgan mazs vēlīna impulsa rādītājs. Bet šāds process tiek veikts tikai pēc tam, kad daļiņas ir izturējušas reģistrācijas periodu. tas ir tas patsļauj tieši saglabāt šāda veida ierīces pulsa laiku.
Arī scintilācijas skaitītājos ir diezgan augsts noteiktu daļiņu reģistrācijas līmenis, kas ietver neironus un to starus. Lai paaugstinātu reģistrācijas līmeni, šīm daļiņām obligāti jāreaģē ar tā sauktajiem detektoriem.
Ierīču ražošana
Kas izgudroja scintilācijas skaitītāju? To 1947. gadā paveica vācu fiziķis Kalmans Hartmuts Pols, bet 1948. gadā zinātnieks izgudroja neitronu radiogrāfiju. Scintilācijas skaitītāja darbības princips ļauj to ražot diezgan lielā izmērā. Tas veicina to, ka ir iespējams veikt tā saukto hermētisko analīzi diezgan lielai enerģijas plūsmai, kas ietver ultravioletos starus.
Ierīcē ir iespējams ievadīt arī noteiktas vielas, ar kurām neitroni var diezgan labi mijiedarboties. Tam, protams, ir tūlītējas pozitīvas īpašības šāda veida skaitītāja ražošanā un turpmākajā izmantošanā.
Dizaina veids
Scintilācijas skaitītāja daļiņas nodrošina tā augstas kvalitātes veiktspēju. Patērētājiem ir šādas prasības attiecībā uz ierīces darbību:
- uz tā sauktā fotokatoda ir labākais gaismas savākšanas indikators;
- šajā fotokatodā ir ārkārtīgi vienmērīgs gaismas sadalījuma veids;
- nevajadzīgās daļiņas ierīcē ir aptumšotas;
- magnētiskie lauki absolūti neietekmē visu nesēja procesu;
- koeficients iekšāšajā gadījumā ir stabils.
Trūkumi scintilācijas skaitītājam ir minimālākais. Veicot darbu, obligāti jāpārliecinās, ka signālu veidu impulsu amplitūda atbilst cita veida amplitūdām.
Lietu iepakojums
Scintilācijas skaitītājs bieži ir iepakots metāla traukā ar stiklu vienā pusē. Turklāt starp pašu konteineru un scintilatoru tiek novietots speciāla materiāla slānis, kas novērš ultravioleto staru un siltuma iekļūšanu. Plastmasas scintilatori nav jāiepako noslēgtos konteineros, tomēr visiem cietajiem scintilatoriem vienā galā jābūt izejas logam. Ir ļoti svarīgi pievērst uzmanību šīs ierīces iepakojumam.
Metru priekšrocības
Scintilācijas skaitītāja priekšrocības ir šādas:
- Šīs ierīces jutība vienmēr ir visaugstākajā līmenī, un tās tiešā efektivitāte ir tieši atkarīga no tā.
- Instrumenta iespējas ietver plašu pakalpojumu klāstu.
- Spēja atšķirt noteiktas daļiņas izmanto tikai informāciju par to enerģiju.
Iepriekšminēto rādītāju dēļ šāda veida skaitītāji pārspēja visus konkurentus un pamatoti kļuva par labāko šāda veida ierīci.
Ir arī vērts atzīmēt, ka tās trūkumi ietver jutīgu uztveriizmaiņas noteiktā temperatūrā, kā arī vides apstākļi.
