Сцинтилляциялык эсептегич сцинтиллятор (фосфор) жана фотоэлектрондук типтеги мультипликатор сыяктуу эки компоненттен турат. Негизги конфигурацияда өндүрүүчүлөр бул эсептегичке PMT импульстарын күчөтүүнү жана каттоону камсыз кылган электр энергиясы жана радио жабдуулары үчүн булакты кошушту. Көбүнчө, бул системанын бардык элементтеринин айкалышы оптикалык системанын жардамы менен жүзөгө ашырылат - жарык жетектөөчү. Андан ары макалада сцинтилляциялык эсептегичтин иштөө принцибине токтолобуз.
Жумуштун өзгөчөлүктөрү
Сцинтилляциялык эсептегичтин түзүлүшү өтө татаал, андыктан бул темага көбүрөөк көңүл буруу керек. Бул аппараттын ишинин маңызы төмөндөгүдөй.
Заряддалган бөлүкчө аппаратка кирип, анын натыйжасында бардык молекулалар дүүлүктүрүлөт. Бул объекттер белгилүү бир убакыт өткөндөн кийин отурукташат жана бул процессте фотондор деп аталган нерселерди чыгарышат. Бул процесстин баары жарык жаркырашы үчүн зарыл. Кээ бир фотондор фотокатодго өтөт. Бул процесс фотоэлектрондордун пайда болушу үчүн зарыл.
Фотоэлектрондор багытталган жана жеткирилеторигиналдуу электрод. Бул иш-аракет PMT деп аталган иш менен шартталган. Кийинки аракетте ушул эле электрондордун саны бир нече эсе көбөйөт, бул электрондордун эмиссиясы менен шартталган. Натыйжада чыңалуу. Андан тышкары, ал гана дароо таасирин жогорулатат. Импульстун узактыгы жана анын чыгуудагы амплитудасы мүнөздүү касиеттери менен аныкталат.
Фосфордун ордуна эмне колдонулат?
Бул аппаратта фосфор сыяктуу элементти алмаштыруучу каражат ойлоп табылган. Негизинен, өндүрүүчүлөр колдонот:
- органикалык типтеги кристаллдар;
- суюк сцинтилляторлор, алар дагы органикалык түрү болушу керек;
- пластиктен жасалган катуу сцинтилляторлор;
- газ сцинтилляторлору.
Фосфорду алмаштыруу боюнча маалыматтарды карасак, өндүрүүчүлөр көпчүлүк учурда органикалык заттарды гана колдонорун көрүүгө болот.
Негизги өзгөчөлүгү
Сцинтилляциялык эсептегичтердин негизги мүнөздөмөсү жөнүндө айтууга убакыт келди. Биринчи кезекте жарыктын чыгышын, радиациясын, анын спектралдык курамы деп аталганды жана сцинтилляциянын узактыгын белгилей кетүү керек.
Сцинтиллятор аркылуу ар кандай заряддуу бөлүкчөлөрдү өткөрүү процессинде бул жерде же башка энергияны алып жүрүүчү белгилүү сандагы фотондор пайда болот. Өндүрүлгөн фотондордун кыйла чоң бөлүгү резервуардын өзүндө сиңип жок кылынат. Фотондордун ордунасиңирилген болсо, бөлүкчөлөрдүн башка түрлөрү пайда болот, алар бир аз азыраак мүнөздөгү энергияны көрсөтөт. Бул аракеттердин натыйжасында фотондор пайда болот, алардын касиеттери сцинтиллятор үчүн гана мүнөздүү.
Жарык чыгаруу
Андан кийин сцинтилляциялык эсептегичти жана анын иштөө принцибин карап көрөлү. Эми жарыктын чыгышына көңүл буралы. Бул процесс ошондой эле конверсия түрүндөгү эффективдүү деп аталат. Жарыктын чыгышы – бул чыккан энергиянын сцинтиллятордо жоголгон заряддуу бөлүкчөнүн энергиясына болгон катышы.
Бул аракетте фотондордун орточо саны сыртка чыгат. Бул фотондордун орточо табиятынын энергиясы деп да аталат. Аппаратта болгон бөлүкчөлөрдүн ар бири моноэнергетиканы эмес, спектрди гана үзгүлтүксүз тилке катары чыгарат. Анткени, иштин бул түрүнө дал ошол мүнөздүү.
Эң негизги нерсеге көңүл буруу керек, анткени фотондордун бул спектри бизге белгилүү болгон сцинтилляторду өз алдынча таштап кетет. Бул ПМТнын спектралдык мүнөздөмөсү менен дал келиши же жок дегенде жарым-жартылай дал келиши маанилүү. Башка мүнөздөмөсү бар сцинтиллятор элементтеринин дал келиши өндүрүүчүлөр макулдашкан коэффициент менен гана аныкталат.
Бул коэффициентте тышкы типтеги спектр же фотондорубуздун спектри бул аппараттын тышкы чөйрөсүнө кирет. Бүгүнкү күндө "сцинтилляциянын эффективдүүлүгү" деген нерсе бар. Бул аппарат менен салыштыруу болуп саналатбашка PMT дайындары.
Бул концепция бир нече аспектилерди бириктирет:
- Эффективдүүлүк сиңирилген энергия бирдигине сцинтиллятор чыгарган фотондорубуздун санын эске алат. Бул көрсөткүч аппараттын фотондорго сезгичтигин да эске алат.
- Бул иштин эффективдүүлүгү, эреже катары, стандарт катары алынган сцинтиллятордун сцинтилляциялык эффективдүүлүгү менен салыштыруу жолу менен бааланат.
Ар кандай сцинтилляциялык өзгөрүүлөр
Сцинтилляциялык эсептегичтин иштөө принциби дагы төмөнкү маанилүү аспектиден турат. Scintillation белгилүү бир өзгөрүүлөргө дуушар болушу мүмкүн. Алар атайын мыйзамга ылайык эсептелет.
Анда I0 биз карап жаткан сцинтилляциянын максималдуу интенсивдүүлүгүн көрсөтөт. t0индикаторуна келсек - бул туруктуу маани болуп саналат жана ал начарлоо деп аталган убакытты билдирет. Бул ажыроо интенсивдүүлүк белгилүү бир (e) эсеге азайган убакытты көрсөтөт.
Ошондой эле фотондор деп аталгандардын санына көңүл буруу керек. Ал биздин мыйзамда n тамгасы менен белгиленген.
Сцинтилляция процессинде чыгарылган фотондордун жалпы саны бул жерде. Бул фотондор белгилүү бир убакта чыгарылат жана аппаратта катталат.
Фосфор менен иштөө процесстери
Мурда жазгандай, сцинтилляция эсептегичтерифосфор сыяктуу элементтин ишинин негизинде аракеттенет. Бул элементте люминесценция деп аталган процесс жүргүзүлөт. Ал бир нече түргө бөлүнөт:
- Биринчи түрү - флуоресценция.
- Экинчи түрү - фосфоресценция.
Бул эки түр биринчи кезекте убакыт боюнча айырмаланат. Жаркылдоо деп аталган нерсе башка процесс менен бирге же 10-8 сек тартибинде белгилүү бир убакыт аралыгында пайда болгондо, бул процесстин биринчи түрү. Экинчи түргө келсек, бул жерде убакыт аралыгы мурунку түргө караганда бир аз узун. Убакыт боюнча бул дал келбестик бул интервал атомдун тынчсыз абалдагы жашоосуна туура келгендиктен келип чыгат.
Жалпысынан биринчи процесстин узактыгы тигил же бул атомдун тынчсыздык индексине такыр көз каранды эмес, бирок бул процесстин чыгышына келсек, бул элементтин козголушу ага таасир этет. Белгилүү бир кристаллдардын тынчы жок болгон учурда чыгуунун ылдамдыгы фотокозгулууга караганда бир аз аз болорун да белгилей кетүү керек.
Фосфоресценция деген эмне?
Сцинтилляциялык эсептегичтин артыкчылыктары фосфоресценция процессин камтыйт. Бул концепциянын алкагында көпчүлүк адамдар люминесценцияны гана түшүнүшөт. Ошондуктан, биз бул процесстин негизинде бул өзгөчөлүктөрдү карап чыгабыз. Бул процесс белгилүү бир иштин түрү аяктагандан кийин процесстин уландысы деп аталат. Кристалл люминофорлордун фосфоресценциясы дүүлүккөндө пайда болгон электрондордун жана тешиктердин рекомбинациясынан пайда болот. Кээ бирфосфор объектилери үчүн процессти жайлатуу таптакыр мүмкүн эмес, анткени электрондор жана алардын тешиктери тузак деп аталган нерсеге түшөт. Бул тузактардан алар өз алдынча чыга алышат, бирок бул үчүн алар башка заттар сыяктуу эле кошумча энергия менен камсыз болушу керек.
Бул жагынан процесстин узактыгы да белгилүү бир температурага жараша болот. Эгерде процесске органикалык жаратылыштагы башка молекулалар да катышса, анда фосфоресценция процесси алар метастабилдүү абалда болгондо гана жүрөт. Жана бул молекулалар кадимки абалга бара алышпайт. Ушундай учурда гана бул процесстин ылдамдыгына жана температуранын өзүнөн көз карандылыгын көрө алабыз.
Эсептегичтердин өзгөчөлүктөрү
Бул бөлүмдө карап чыга турган сцинтилляцияга каршы артыкчылыктары жана кемчиликтери бар. Биринчиден, биз аппараттын артыкчылыктарын сүрөттөп беребиз, анткени алар абдан көп.
Адистер убактылуу жөндөмдүүлүктүн бир кыйла жогорку көрсөткүчүн белгилешет. Убакыттын өтүшү менен бул аппарат чыгарган бир импульс он секунддан ашпайт. Бирок, бул кээ бир түзмөктөр колдонулган болсо. Бул эсептегич бул көрсөткүчкө көз карандысыз разряды бар башка аналогдоруна караганда бир нече эсе аз. Бул анын колдонулушуна чоң салым кошот, анткени эсептөө ылдамдыгы бир нече эсе жогорулайт.
Бул типтеги эсептегичтердин кийинки оң сапаты кеч импульстун анча чоң эмес көрсөткүчү болуп саналат. Бирок мындай процесс бөлүкчөлөр каттоо мөөнөтүнөн өткөндөн кийин гана ишке ашырылат. ошол элетүзмөктүн бул түрүнүн импульсунун убактысын түз үнөмдөөгө мүмкүндүк берет.
Ошондой эле, сцинтилляциялык эсептегичтер нейрондорду жана алардын нурларын камтыган кээ бир бөлүкчөлөрдү каттоонун жетишээрлик жогорку деңгээлине ээ. Каттоо деңгээлин жогорулатуу үчүн бул бөлүкчөлөр детекторлор деп аталган нерселер менен реакцияга кириши керек.
Түзмөктөрдү чыгаруу
Сцинтилляциялык эсептегичти ким ойлоп тапкан? Муну 1947-жылы немис физиги Калман Хартмут Пол жасаган, ал эми 1948-жылы окумуштуу нейтрондук радиографияны ойлоп тапкан. Сцинтилляциялык эсептегичтин иштөө принциби аны кыйла чоң өлчөмдө чыгарууга мүмкүндүк берет. Бул ультрафиолет нурларын камтыган өтө чоң энергия агымынын герметикалык деп аталган анализин жүргүзүүгө мүмкүндүк берет.
Аппаратка кээ бир заттарды киргизүүгө да болот, алар менен нейтрондор жакшы өз ара аракеттене алат. Бул, албетте, мындай мүнөздөгү эсептегичти өндүрүүдө жана келечекте колдонууда дароо оң сапаттарга ээ.
Дизайн түрү
Сцинтилляциялык эсептегичтин бөлүкчөлөрү анын жогорку сапаттагы иштешин камсыздайт. Керектөөчүлөр аппараттын иштешине төмөнкү талаптарды коюшат:
- фотокатод деп аталган жарык чогултуунун эң жакшы көрсөткүчү;
- бул фотокатоддо жарык бөлүштүрүүнүн өзгөчө бирдей түрү бар;
- түзмөктөгү керексиз бөлүкчөлөр караңгылатылган;
- магниттик талаалар бүт алып жүрүүчү процесске таптакыр таасир этпейт;
- коэффицентбул учурда туруктуу.
Кемчиликтери сцинтилляциялык эсептегичтин эң азы бар. Жумушту аткарууда импульстардын сигнал түрлөрүнүн амплитудасы амплитудалардын башка түрлөрүнө дал келүүсүн камсыздоо зарыл.
Эсептөөчү таңгак
Сцинтилляциялык эсептегич көбүнчө бир тарабында айнеги бар металл идишке салынган. Мындан тышкары, идиштин өзү менен сцинтиллятордун ортосуна ультра кызгылт көк нурлардын жана жылуулуктун киришине тоскоол болгон атайын материал катмары коюлат. Пластмассадан жасалган сцинтилляторлор жабылган идиштерге таңгактоонун кереги жок, бирок бардык катуу сцинтилляторлордун бир четинде чыгуучу терезеси болушу керек. Бул шаймандын таңгагына көңүл буруу абдан маанилүү.
Метрдин артыкчылыктары
Сцинтилляциялык эсептегичтин артыкчылыктары төмөнкүдөй:
- Бул аппараттын сезгичтиги ар дайым эң жогорку деңгээлде жана анын түздөн-түз натыйжалуулугу ушундан көз каранды.
- Инструменттин мүмкүнчүлүктөрү кызматтардын кеңири спектрин камтыйт.
- Кээ бир бөлүкчөлөрдү айырмалоо жөндөмү алардын энергиясы тууралуу маалыматты гана колдонот.
Жогорудагы көрсөткүчтөрдүн аркасында эсептегичтердин бул түрү бардык атаандаштарынан ашып түшүп, өз түрүндөгү эң мыкты түзүлүш болуп калды.
Ошондой эле анын кемчиликтери сезимтал кабылдоону камтыйт.белгилүү бир температуранын өзгөрүшү, ошондой эле айлана-чөйрөнүн шарттары.
