Сцинтилляционный счетчик

Служит для регистрации отдельных заряженных частиц и γ-квантов. Пространственное разрешение временное разрешение 10^-9 с, время восстановления 10^-8 с. Такой детектор состоит из вещества, способного люминесцировать под действием заряженных частиц (сцинтиллятора), световода и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).

Для сцинтилляторов характерным является то, что их атомы обладают оптическими уровнями. Поэтому при пролете заряженной частицы через сцинтиллятор она своим электрическим полем возбуждает атомы, переводя электроны атома на оптические уровни. При спонтанном обратном переходе возбужденных атомов на нижележащие энергетические уровни имеет место световая вспышка, т.е. испускаются фотоны (люминесценция). В настоящее время в качестве сцинтилляторов используются два вещества – кристаллический иодистый натрий NаI и пластик. Кристаллы иодистого натрия используют с присадками малого количества таллия Тl - химическая формула NаI(Тl),который служит люминесцентным центром, обеспечивая наличие оптических уровней. Чувствительность этих неорганических кристаллов к γ – излучению высока. Однако отдельные вспышки затухают очень медленно – около 0.25 мкс, так что временное разрешение для γ – излучения незначительно. Пластиковые сцинтилляторы, например полистириновые с добавлением терфинила, обеспечивают малое время затухания- около нескольких наносекунд. В то же время они обладают низкой чувствительностью к γ – излучению и поэтому пластиковые детекторы используются в основном только для регистрации заряженных частиц. Фотоны по специальному спрофилированному световоду передаются на фотокатод ФЭУ и выбивают фотоэлектроны. Фотоны излучаются по всем направлениям, поэтому для минимизации их потерь сцинтиллятор обычно окружается отражающим материалом (например, МgО) и соединяют с фотокатодом таким образом, чтобы место соединения фотокатод – сцинтиллятор было оптически прозрачным для фотонов. Фотоэлектроны ускоряются электрическим полем и фокусируются на первый анод (динод). При этом каждый первичный фотоэлектрон выбивает от 3 до 10 вторичных электронов (вторичная электронная эмиссия), которые в свою очередь, ускоренные электрическим полем и сфокусированные, попадают на второй динод, где выбивают еще большее число электронов.

Сцинтилляционный счетчик

В ФЭУ используют 10 – 20 динодов, так что в усилителе образуется значительный поток электронов. С последнего динода импульс тока на нагрузочном сопротивлении создает импульс напряжения, который регистрируется вольтметром. Поскольку каждый импульс соответствует пролету одной заряженной частицы, то подсчет числа импульсов дает информацию о количестве частиц, а амплитуда импульса характеризует энергию каждой частицы. Наличие большого числа динодов приводит к тому, что коэффициент усиления велик и достигает значения 10⁹.

В случае регистрации γ – квантов с энергией до 1 МэВ в сцинтилляторе имеет место фотоэффект и эффект Комптона. В частности, при фотоэффекте появляются свободные электроны, которые почти полностью поглощаются веществом сцинтиллятора, возбуждая его атомы. Далее процесс идет по аналогичной схеме, как и в случае пролета заряженной частицы.

Применение.

Приборами ТКДРМ, использующими сцинтилляционные детекторы, являются: универсальный радиометр-спектрометр РСУ-01 «Сигнал», радиометр-спектрометр МКС-А02 и спектрометр Гамма- 1С/NВ.

СЛАЙД 9. Список источников

Список источников

1. Бабич, Д.А. и др. Организация таможенного контроля делящихся и радиоактивных материалов: учеб. пособие. - М.: Святигорпресс, 2003.-411с.

2. Бабич, Д. А. Таможенное оформление и таможенный контроль делящихся и радиоактивных материалов: учебник / Д. А. Бабич. - Владивосток,М.: РИО ВФ РТА,ФТС России, 2006. - 300 с.

3. Сивухин, Д.В. Общий курс физики: учеб. пособие для вузов. В 5 т. Т. V. Атомная и ядерная физика [Электронный ресурс] / Д.В. Сивухин. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. – 783 с. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/112647

4. Трофимова, Т.И. Физика: учебник / Т. И. Трофимова. - М.: Академия, 2012. - 320 с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ (Выводы)

В настоящее время на таможенных пунктах пропуска широко используются различные технические устройства, позволяющие фиксировать альфа-, бета-, гамма- и нейтронные излучения. В этой связи необходимо иметь представление о физических принципах действия и устройстве детекторов ионизирующего излучения.

Дата добавления: 2015-07-26