Licznik scyntylacyjny

Licznik scyntylacyjny - detektor promieniowania jonizującego. Podstawę działania jest zjawisko scyntylacji, zachodzące w niektórych substancjach pod wpływem bombardowania ich cząstkami naładowanymi: podczas przechodzenia przez scyntylator cząstki jonizującej wytwarzane ją jony i elektrony, które z kolei są źródłem emisji fotonów, obserwowanej w postaci błysków świetlnych. Ogromny rozwój techniki liczników scyntylacyjnych wiąże się z rozwojem technologii produkcji odpowiednich do tych celów scyntylatorów, nie pochłaniających swego promieniowania "własnego".
Akt oddziaływania cząsteczki lub kwantu promieniowania jądrowego, będący warunkiem detekcji promieniowania, następuje w scyntylatorze. Zachodzi w nim przetwarzanie części energii promieniowania na energię świetlną. Wiązka kwantów świetlnych prowadzona światłowodem dociera do fotokatody fotopowielacza, i zostaje zaabsorbowana w materiale fotokatody, wybijając z niej fotoelektrony. Fotoelektrony kierowane są na pierwszą dynodę fotopowielacza i wyzwalają z niej elektrony emisji wtórnej. Kolejne dynody dołączone są do coraz wyższego potencjału, toteż elektrony ulegają przyspieszeniu w polu elektrycznym. Obecnie detektory scyntylacyjne są budowane w postaci sond składających się:
kryształu scyntylacyjnego,
fotokatody,
fotopowielacza,
przedwzmacniacza wraz z dyskryminatorem.
Najczęściej wykorzystywanymi kryształami do tych detektorów jest NaI(Tl) (jodek sodu aktywowanym talem), natomiast najstarszym znanym scyntylatorem jest ZnS (siarczek cynku), który w początkowym okresie służył również do pokrywania ekranów lamp kineskopowych. Ze względu na znaczne wzmocnienie sygnału, pewność działania (w tym odporność na wysokie temperatury nawet do 120°C) wykorzystywane są często w badaniach wykorzystujących techniki jądrowe (np. geofizyka, badanie procesów przemysłowych metodami izotopowymi). Istotną wadą liczników scyntylacyjnych z kryształami scyntylatorów nieorganicznych jest ich możliwość stosowania dla energii promieniowania gamma dopiero od linii ameryku 241Am (59.5 keV). Przy czym widmo takiego licznika składa się zazwyczaj z:
tzw. ogona komptonowskiego (związany z rozpraszaniem komptonowskim absorbowanego promieniowania),
główny pik absorpcji,
w przypadku emisji przez źródło kilku linii promieniowania gamma, pik sumacyjny.
Przy wykorzystywaniu sond scyntylacyjnych należy zwrócić uwagę również na temperaturę pracy, gdyż widmo licznika przesuwa się (pływa) oraz na starzenie się kryształów związane głównie z uszkodzeniami radiacyjnymi.


Licznik Geigera (licznik Geigera-Müllera) – urządzenie opracowane przez Hansa Geigera wraz z Walterem Müllerem w 1928 roku, mierzące promieniowanie jonizujące.
Ponieważ jonizacja gazów wewnątrz licznika zachodzi nie tylko w wyniku promieniowania alfa, ale także innych rodzajów promieniowania jonizującego (beta i gamma), toteż licznik Geigera zlicza w istocie niemal całkowity poziom czynników jonizujących w otoczeniu. Licznikiem Geigera można oceniać także liczbę fotonów światła (jak we wspomnianej niżej fotodiodzie gazowanej) i promieniowania rentgenowskiego, ale nie można nim badać bezpośrednio natężenia strumienia neutronów – cząstek nie wywołujących jonizacji. Jednak istnieje rozwiązanie pomijające wspomnianą przeszkodę. Licznik taki albo wypełnia się wodorem (neutrony zderzają się z jądrami wodoru – protonami, powodując ich ruch) lub też otacza się folią kadmową, wówczas neutrony pochłaniane przez kadm, wywołują w nim reakcję jądrową, wynikiem czego jest powstanie promieniowania gamma. Następnie promieniowanie gamma przenika do objętości czynnej licznika powodując powstanie sygnału. Warunkiem wykorzystania kadmu, jest wcześniejsze spowolnienie neutronów do energii otoczenia (neutrony termiczne), co można otrzymać, np. poprzez umieszczenia licznika w bloku parafinowym, teflonowym itp.
Rozwinięciem licznika Geigera jest opracowany w 1947 przez Sydneya Lebsona licznik halogenowy (wykorzystujący pary rtęci). Różni się od pierwowzoru większą trwałością i niższym – bezpieczniejszym – napięciem polaryzującym, co jest istotne w zastosowaniu do urządzeń przenośnych. Obniżenie napięcia pracy można również otrzymać poprzez dodanie domieszki chlorowców do gazu roboczego.
Konstrukcja licznika sprowadza się do szczelnego szklanego cylindra i umieszczonej w nim rury metalowej (z miedzi lub aluminium – na rysunku niebieskiej), która stanowi elektrodę – ujemną (katodę). Przez środek rury katody przebiega cienki drut stanowiący elektrodę dodatnią – anodę (na rysunku czerwony). Cylinder szklany wypełniony jest mieszaniną gazów: ok. 90 % argonu lub innego gazu szlachetnego i ok. 10 % par alkoholu. Ciśnienie mieszaniny gazów w cylindrze wynosi kilkadziesiąt hektopaskali, a zatem znacznie mniej od atmosferycznego. Z elektronicznego punktu widzenia jest to zatem lampa gazowana podobna trochę do gazotronu albo gazowanej fotodiody z usuniętym elementem światłoczułym.
Elektrody muszą być spolaryzowane napięciem rzędu kilkuset woltów. Jeśli do wnętrza licznika trafi np. cząstka alfa, to wywoła jonizację atomów gazu wzdłuż swojego toru ruchu. Powstałe w wyniku jonizacji elektrony i jony gazu przyspieszane są w polu elektrycznym, a następnie zderzają się z innymi atomami powodując dalsze jonizacje i w efekcie wyładowanie lawinowe. Wyładowanie to objawia się w zewnętrznym obwodzie elektrycznym zamkniętym rezystorem R powstaniem impulsu napięcia, będącym skutkiem wychwytywania przez cylindryczną katodę jonów gazu. Impuls ten przez kondensator kierowany jest do układu pomiarowego. Czas trwania impulsu, wywołanego pojedynczą cząstką, tzn. czas upływający od chwili rozpoczęcia wyładowania lawinowego do jego wygaśnięcia, nazywany jest czasem martwym licznika. Istotne jest, aby był on jak najkrótszy. Wówczas możliwe jest odróżnienie od siebie kolejnych, szybko po sobie nadlatujących cząstek. Wpływ na to ma zarówno konstrukcja elektrod (ich wielkość i odległość od siebie), ciśnienie mieszaniny gazów, jak i skład tej mieszaniny: np. pary alkoholu tłumią wyładowania. Czas martwy przeciętnego licznika jest rzędu stu mikrosekund.
Za kondensatorem układ pomiarowy typowego licznika zawiera obwody zliczające pojawiające się impulsy i przekształcające je w sygnały dźwiękowe (trzaski – to najwcześniej stosowana wersja), błyski, albo na wskazania bądź to wskaźnika wychyłowego, bądź to wyświetlacza alfanumerycznego.
Rentgenowskie widmo, widmo promieniowania rentgenowskiego. Składa się z widma ciągłego promieniowania hamowania i widma liniowego charakterystycznego promieniowania.
Promieniowanie hamowania, promieniowanie rentgenowskie lub gamma emitowane przez cząstkę naładowaną podczas jej wnikania do materii. Promieniowanie hamowania powstaje w wyniku oddziaływania cząstki z polami elektrostatycznymi jąder i elektronów w materii. Powstawanie promieniowania hamowania wykorzystuje się do uzyskiwania intensywnych wiązek promieniowania rentgenowskiego w lampach rentgenowskich.
Charakterystyczne promieniowanie, promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie rentgenowskim, odkryte przez Ch.G Barkla. Każdy pierwiastek, pobudzany do emitowania promieniowania rentgenowskiego wysyła kwanty promieni X o ściśle określonych, sobie właściwych (stąd: charakterystycznych) energiach.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Atom- Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjn dla prom, POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promieni a. Wyznaczanie zasięgu cząstek a w pow
napięcia pracy licznika scyntylacyjnego ULMPZ6XKRZ3L46MOI32KFCVJGSHUIKKCWHRFCYQ
Dobór optymalnych parametrów pracy licznika scyntylacyjnego
Atom Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjn dla (1)
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promi(1 (2)
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promien
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promieni g
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promi(1
Atom Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjn dla druk
Atom Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjn dla pr(2
W 5g PLC LICZNIKI
04 1a LICZNIKI XBK KATALOGid 4946
9 Liczniki 2015 www
Demontaż licznika S80 D5 2002
Instrukcja 13 Elementy czasowe i liczniki pne
Licznik piny
opis wskaźników na licZniku, AutoSerwis
Liczniki odwiedzin na swojej stronie, Przydatne ۞ Dokumenty

więcej podobnych podstron