A szcintillációs számláló két részből áll, mint például egy szcintillátorból (foszfor) és egy fotoelektronikus típusú szorzóból. Az alapkonfigurációban a gyártók ehhez a számlálóhoz egy elektromos áramforrást és rádióberendezést adtak, amely biztosítja a PMT impulzusok erősítését és regisztrálását. Elég gyakran a rendszer összes elemének kombinációja optikai rendszerrel - fényvezetővel történik. A cikkben a továbbiakban megvizsgáljuk a szcintillációs számláló működési elvét.
A munka jellemzői
A szcintillációs számláló berendezése meglehetősen bonyolult, ezért erre a témára nagyobb figyelmet kell fordítani. A készülék működésének lényege a következő.
Egy töltött részecske kerül a készülékbe, aminek következtében minden molekula gerjesztődik. Ezek az objektumok egy bizonyos idő elteltével leülepednek, és ennek során felszabadítják az úgynevezett fotonokat. Ez az egész folyamat szükséges a fény felvillanásához. Bizonyos fotonok átjutnak a fotokatódhoz. Ez a folyamat szükséges a fotoelektronok megjelenéséhez.
A fotoelektronok fókuszálnak és eljuttatják őketeredeti elektróda. Ez a művelet az úgynevezett PMT munkája miatt következik be. A következő műveletben ugyanezen elektronok száma többszörösére nő, amit az elektronemisszió segít elő. Az eredmény feszültség. Ezenkívül csak fokozza azonnali hatását. Az impulzus időtartamát és amplitúdóját a kilépésnél a jellemző tulajdonságok határozzák meg.
Mit használunk foszfor helyett?
Ebben a készülékben feltalálták az olyan elem helyettesítését, mint a foszfor. Általában a gyártók a következőket használják:
- szerves típusú kristályok;
- folyékony szcintillátorok, amelyeknek szintén szerves típusúaknak kell lenniük;
- műanyagból készült szilárd szcintillátorok;
- gázszcintillátorok.
A foszforhelyettesítésre vonatkozó adatokat tekintve látható, hogy a gyártók a legtöbb esetben csak szerves anyagokat használnak.
Fő jellemző
Itt az ideje, hogy beszéljünk a szcintillációs számlálók fő jellemzőiről. Mindenekelőtt meg kell jegyezni a fénykibocsátást, a sugárzást, az úgynevezett spektrális összetételét és a szcintilláció időtartamát.
A különböző töltött részecskék szcintillátoron való áthaladása során bizonyos számú foton keletkezik, amelyek ide vagy más energiát hordoznak. A keletkező fotonok meglehetősen nagy része magában a tartályban elnyelődik és megsemmisül. Fotonok helyettamelyek felszívódnak, másfajta részecskék keletkeznek, amelyek valamivel kisebb természetű energiát képviselnek. Mindezen műveletek eredményeként fotonok jelennek meg, amelyek tulajdonságai kizárólag a szcintillátorra jellemzőek.
Fénykibocsátás
Ezután vegye figyelembe a szcintillációs számlálót és működési elvét. Most figyeljünk a fénykibocsátásra. Ezt a folyamatot konverziós típusú hatékonyságnak is nevezik. A fénykibocsátás a kilépő energia és a töltött részecske szcintillátorban elveszett energiájának úgynevezett aránya.
Ebben a műveletben a fotonok átlagos száma kizárólag kívül esik. Ezt a fotonok átlagos természetének energiájának is nevezik. A készülékben jelenlévő részecskék mindegyike nem a monoenergetikát hozza ki, hanem csak a spektrumot, mint folytonos sávot. Végül is ő az, aki jellemző erre a típusú munkára.
A legfontosabbra figyelni kell, mert ez a fotonspektrum önállóan hagyja el az általunk ismert szcintillátort. Fontos, hogy egybeessen vagy legalább részben átfedje a PMT spektrális karakterisztikáját. Az eltérő jellemzőkkel rendelkező szcintillátorelemek átfedését kizárólag a gyártók által elfogadott együttható határozza meg.
Ebben az együtthatóban a külső típus spektruma vagy a fotonjaink spektruma az eszköz külső környezetébe kerül. Ma már létezik olyan, hogy "szcintillációs hatékonyság". Ez az eszköz összehasonlítása aegyéb PMT adatok.
Ez a koncepció több szempontot egyesít:
- A hatékonyság figyelembe veszi a szcintillátor által kibocsátott fotonjaink számát egységnyi elnyelt energiára vetítve. Ez a mutató figyelembe veszi az eszköz fotonokra való érzékenységét is.
- Ennek a munkának a hatékonyságát általában a szcintillátor szcintillációs hatásfokának összehasonlításával értékelik, amelyet szabványnak tekintünk.
Különféle szcintillációs változások
A szcintillációs számláló működési elve a következő nem kevésbé fontos szempontból is áll. A szcintilláció bizonyos változtatásoknak lehet kitéve. Kiszámításuk speciális törvény szerint történik.
Ebben az I0 jelzi a vizsgált szcintilláció maximális intenzitását. Ami a t0mutatót illeti - ez egy állandó érték, és az ún. csillapítás idejét jelöli. Ez a csökkenés azt az időt mutatja, amely alatt az intenzitás értéke bizonyos (e)-szeresével csökken.
Az úgynevezett fotonok számára is oda kell figyelni. Törvényünkben n betűvel jelöljük.
Hol van a szcintillációs folyamat során kibocsátott fotonok teljes száma. Ezeket a fotonokat egy adott időpontban bocsátják ki és regisztrálják az eszközben.
Foszfor munkafolyamatok
Mint korábban írtuk, a szcintillációs számlálókegy olyan elem munkája alapján járjon el, mint a foszfor. Ebben az elemben az úgynevezett lumineszcencia folyamatát hajtják végre. És több típusra oszlik:
- Az első típus a fluoreszcencia.
- A második típus a foszforeszcencia.
Ez a két faj elsősorban időben különbözik. Ha az úgynevezett villogás egy másik folyamattal összefüggésben vagy 10-8 mp nagyságrendű időtartam alatt történik, ez az első típusú folyamat. Ami a második típust illeti, itt az időintervallum valamivel hosszabb, mint az előző típusnál. Ez az időbeli eltérés abból adódik, hogy ez az intervallum egy nyugtalan állapotban lévő atom élettartamának felel meg.
Összességében az első folyamat időtartama egyáltalán nem függ egyik vagy másik atom nyugtalansági indexétől, de ami ennek a folyamatnak a kimenetét illeti, ennek az elemnek az ingerlékenysége befolyásolja. Érdemes megjegyezni azt a tényt is, hogy bizonyos kristályok nyugtalansága esetén az ún. kilépés mértéke valamivel kisebb, mint a fotogerjesztésnél.
Mi a foszforeszcencia?
A szcintillációs számláló előnyei közé tartozik a foszforeszcens folyamat. E fogalom alapján a legtöbb ember csak a lumineszcenciát érti. Ezért ezeket a funkciókat ezen folyamat alapján fogjuk figyelembe venni. Ez a folyamat egy bizonyos típusú munka befejezése után a folyamat úgynevezett folytatása. A kristályfoszforok foszforeszcenciája a gerjesztés során keletkezett elektronok és lyukak rekombinációjából jön létre. Bizonyos esetekbenA foszfor objektumok teljes mértékben lehetetlen lassítani a folyamatot, mivel az elektronok és lyukaik úgynevezett csapdákba esnek. Ezekből a csapdákból önmagukban is felszabadulhatnak, de ehhez – más anyagokhoz hasonlóan – további energiaellátást kell kapniuk.
Ebben a tekintetben a folyamat időtartama egy adott hőmérséklettől is függ. Ha a folyamatban más szerves természetű molekulák is részt vesznek, akkor a foszforeszcencia folyamata csak akkor megy végbe, ha azok metastabil állapotban vannak. És ezek a molekulák nem tudnak normális állapotba kerülni. Csak ebben az esetben láthatjuk a folyamat függését a sebességtől és magától a hőmérséklettől.
A számlálók jellemzői
Van egy szcintillációs számláló előnyei és hátrányai, amelyeket ebben a részben megvizsgálunk. Először is leírjuk a készülék előnyeit, mert ezekből elég sok van.
A szakemberek kiemelik az átmeneti képesség meglehetősen magas arányát. Idővel az eszköz által kibocsátott egy impulzus nem haladja meg a tíz másodpercet. De ez a helyzet bizonyos eszközök használata esetén. Ennek a számlálónak ez a mutatója többször kevesebb, mint a többi független kisülésű analógja. Ez nagyban hozzájárul a használatához, mert a számlálási sebesség többszörösére nő.
Az ilyen típusú számlálók következő pozitív tulajdonsága a késői impulzus meglehetősen kicsi mutatója. De egy ilyen folyamatot csak azután hajtanak végre, hogy a részecskék lejárták a regisztrációs időszakot. ez ugyanazlehetővé teszi az ilyen típusú eszközök impulzusidejének közvetlen mentését.
Ezenkívül a szcintillációs számlálók meglehetősen magas szinten regisztrálnak bizonyos részecskéket, beleértve a neuronokat és azok sugarait. A regisztráció szintjének növelése érdekében elengedhetetlen, hogy ezek a részecskék reagáljanak az úgynevezett detektorokkal.
Eszközök gyártása
Ki találta fel a szcintillációs számlálót? Ezt Kalman Hartmut Paul német fizikus tette meg 1947-ben, és 1948-ban a tudós feltalálta a neutronradiográfiát. A szcintillációs számláló működési elve lehetővé teszi, hogy meglehetősen nagy méretben gyártsák. Ez hozzájárul ahhoz, hogy el lehet végezni egy meglehetősen nagy energiaáram úgynevezett hermetikus elemzését, amely magában foglalja az ultraibolya sugarakat is.
Lehetőség van bizonyos anyagok bejuttatására is a készülékbe, amelyekkel a neutronok elég jól kölcsönhatásba léphetnek. Aminek természetesen megvannak a közvetlen pozitív tulajdonságai az ilyen jellegű pult gyártásában és jövőbeni használatában.
Dizájn típusa
A szcintillációs számláló részecskéi biztosítják a kiváló minőségű teljesítményt. A fogyasztóknak a következő követelmények vonatkoznak a készülék működésére:
- az úgynevezett fotokatódon a fénygyűjtés legjobb mutatója;
- e fotokatód kivételesen egységes típusú fényeloszlást mutat;
- a szükségtelen részecskék a készülékben elsötétültek;
- a mágneses mezőknek egyáltalán nincs hatása a teljes vivőfolyamatra;
- együttható beebben az esetben stabil.
Hátrányok A szcintillációs számláló a legminimálisabb. A munkavégzés során feltétlenül ügyelni kell arra, hogy az impulzusok jeltípusainak amplitúdója megfeleljen más típusú amplitúdóknak.
Pontos csomagolás
A szcintillációs számlálót gyakran fémtartályba csomagolják, egyik oldalán üveggel. Ezenkívül a tartály és a szcintillátor közé egy speciális anyagréteg kerül, amely megakadályozza az ultraibolya sugarak és a hő bejutását. A műanyag szcintillátorokat nem kell lezárt tartályokba csomagolni, azonban minden szilárd szcintillátornak az egyik végén kilépőablakkal kell rendelkeznie. Nagyon fontos, hogy ügyeljen a készülék csomagolására.
Mérőelőnyök
A szcintillációs számláló előnyei a következők:
- Ennek az eszköznek az érzékenysége mindig a legmagasabb szinten van, és a közvetlen hatékonysága közvetlenül ettől függ.
- A hangszer képességei a szolgáltatások széles körét foglalják magukban.
- Az egyes részecskék megkülönböztetésének képessége csak az energiájukkal kapcsolatos információkat használ.
A fenti mutatóknak köszönhető, hogy ez a típusú mérő minden versenytársát felülmúlta, és joggal lett a maga nemében a legjobb készülék.
Azt is érdemes megjegyezni, hogy hátrányai közé tartozik az érzékeny érzékelésegy adott hőmérséklet változásai, valamint a környezeti feltételek.
