Detektorët e scintilacionit janë një nga llojet e pajisjeve matëse të krijuara për të zbuluar grimcat elementare. Karakteristika e tyre është se leximi ndodh nëpërmjet përdorimit të sistemeve të ndjeshme ndaj dritës. Për herë të parë këto instrumente u përdorën në vitin 1944 për të matur rrezatimin e uraniumit. Ekzistojnë disa lloje detektorësh në varësi të llojit të agjentit të punës.
Destinacioni
Detektorët e scintilacionit përdoren gjerësisht për qëllimet e mëposhtme:
- regjistrimi i ndotjes nga rrezatimi i mjedisit;
- analiza e materialeve radioaktive dhe studime të tjera fizike dhe kimike;
- përdor si një element për të nisur sisteme më komplekse detektorësh;
- studim spektrometrik i substancave;
- komponent sinjalizues në sistemet e mbrojtjes nga rrezatimi (për shembull, pajisjet dozimetrike të krijuara për të njoftuar për hyrjen e një anijeje në një zonë të ndotjes radioaktive).
Ballëqet mund të prodhojnë regjistrim cilësorrrezatimi dhe mat energjinë e tij.
Rregullimi i detektorëve
Struktura bazë e një detektori rrezatimi shkintilimi është paraqitur në figurën më poshtë.
Elementet kryesore të pajisjes janë si më poshtë:
- foto shumëzues;
- scintilator i projektuar për të kthyer ngacmimin e rrjetës kristalore në dritë të dukshme dhe për ta transmetuar atë në konvertuesin optik;
- kontakt optik midis dy pajisjeve të para;
- stabilizues i tensionit;
- sistem elektronik për regjistrimin e impulseve elektrike.
Llojet
Ekziston klasifikimi i mëposhtëm i llojeve kryesore të detektorëve të scintilacionit sipas llojit të substancës që fluorescon kur ekspozohet ndaj rrezatimit:
- Matës halide alkali inorganik. Ato përdoren për të regjistruar rrezatimin alfa, beta, gama dhe neutron. Në industri prodhohen disa lloje të kristaleve të vetme: jodur natriumi, cezium, kalium dhe litium, sulfur zinku, tungstate metalike të tokës alkaline. Ato aktivizohen me papastërti të veçanta.
- Tekkristale organike dhe solucione transparente. Në grupin e parë bëjnë pjesë: antraceni, tolani, trans-stilbeni, naftalini dhe komponime të tjera, grupi i dytë përfshin terfenilin, përzierjet e antracenit me naftalinin, tretësirat e ngurta në plastikë. Ato përdoren për matjet e kohës dhe për zbulimin e neutroneve të shpejta. Aditivët aktivizues në scintilatorët organikë nuk janëkontribuo.
- Medium gazi (He, Ar, Kr, Xe). Detektorë të tillë përdoren kryesisht për të zbuluar fragmente të ndarjes së bërthamave të rënda. Gjatësia e valës së rrezatimit është në spektrin ultravjollcë, kështu që ata kërkojnë fotodioda të përshtatshme.
Për detektorët e neutroneve të scintilacionit me energji kinetike deri në 100 keV, përdoren kristale sulfide zinku të aktivizuar me një izotop bori me një numër masiv 10 dhe 6Li. Kur regjistrohen grimcat alfa, sulfuri i zinkut aplikohet në një shtresë të hollë në një nënshtresë transparente.
Ndër përbërjet organike, plastika e scintilacionit është më e përdorura. Ato janë tretësira të substancave lumineshente në plastikë me molekulare të lartë. Më shpesh, plastika e scintilacionit bëhet në bazë të polistirenit. Pllakat e holla përdoren për të regjistruar rrezatimin alfa dhe beta, dhe pllaka të trasha përdoren për rrezet gama dhe X. Ato prodhohen në formën e cilindrave transparentë të lëmuar. Krahasuar me llojet e tjera të scintilatorëve, scintilatorët plastikë kanë disa përparësi:
- kohë e shkurtër e ndezjes;
- rezistenca ndaj dëmtimeve mekanike, lagështisë;
- qëndrueshmëria e karakteristikave në doza të larta të ekspozimit ndaj rrezatimit;
- kosto të ulët;
- e lehtë për t'u bërë;
- efikasitet i lartë regjistrimi.
Foto shumëzues
Përbërësi kryesor funksional i kësaj pajisjeje është një fotoshumëzues. Është një sistem elektrodash të montuaranë një tub qelqi. Për të mbrojtur kundër fushave magnetike të jashtme, vendoset në një shtresë metalike të bërë nga një material me përshkueshmëri të lartë magnetike. Kjo mbron interferencën elektromagnetike.
Në fotoshumëzimin, blici i dritës shndërrohet në një impuls elektrik dhe rryma elektrike gjithashtu përforcohet si rezultat i emetimit dytësor të elektroneve. Sasia e rrymës varet nga numri i dinodave. Përqendrimi i elektroneve ndodh për shkak të fushës elektrostatike, e cila varet nga forma e elektrodave dhe potenciali midis tyre. Grimcat e ngarkuara të rrëzuara përshpejtohen në hapësirën ndërelektrodike dhe, duke rënë në dinodën tjetër, shkaktojnë një tjetër emetim. Për shkak të kësaj, numri i elektroneve rritet disa herë.
Detektor shkintilimi: si funksionon
Numëruesit funksionojnë kështu:
- Grimca e ngarkuar hyn në substancën e punës të scintilatorit.
- Ndodh jonizimi dhe ngacmimi i molekulave të kristalit, tretësirës ose gazit.
- Molekulat emetojnë fotone dhe pas të miliontat e sekondës ato kthehen në ekuilibër.
- Në fotoshumëzuesin, ndezja e dritës "përforcohet" dhe godet anodën.
- Qarku i anodës përforcon dhe mat rrymën elektrike.
Parimi i funksionimit të detektorit të scintilacionit bazohet në fenomenin e lumineshencës. Karakteristika kryesore e këtyre pajisjeve është efikasiteti i konvertimit - raporti i energjisë së një ndezje drite me energjinë e humbur nga një grimcë në substancën aktive të scintilatorit.
Pro dhe kundër
Përfitimet e detektorëve të rrezatimit të scintilacionit përfshijnë:
- efikasitet i lartë zbulimi, veçanërisht për rrezet gama me valë të shkurtër me energji të lartë;
- rezolucion i mirë kohor, domethënë aftësia për të dhënë një imazh të veçantë të dy objekteve (ai arrin 10-10 s);
- matje e njëkohshme e energjisë së grimcave të zbuluara;
- mundësia e prodhimit të sporteleve të formave të ndryshme, thjeshtësia e zgjidhjes teknike.
Disavantazhet e këtyre numëruesve është ndjeshmëria e ulët ndaj grimcave me energji të ulët. Kur ato përdoren si pjesë e spektrometrit, përpunimi i të dhënave të marra bëhet shumë më i ndërlikuar, pasi spektri ka një formë komplekse.
