Máy dò hình học là một trong những loại thiết bị đo lường được thiết kế để phát hiện các hạt cơ bản. Đặc điểm của chúng là việc đọc diễn ra thông qua việc sử dụng các hệ thống nhạy sáng. Lần đầu tiên những dụng cụ này được sử dụng vào năm 1944 để đo bức xạ của uranium. Có một số loại máy dò tùy thuộc vào loại tác nhân làm việc.
Điểm đến
Máy dò thần kinh tọa được sử dụng rộng rãi cho các mục đích sau:
- đăng ký ô nhiễm bức xạ môi trường;
- phân tích vật liệu phóng xạ và các nghiên cứu vật lý và hóa học khác;
- sử dụng như một phần tử để khởi chạy các hệ thống dò phức tạp hơn;
- nghiên cứu quang phổ của các chất;
- thành phần tín hiệu trong hệ thống bảo vệ bức xạ (ví dụ: thiết bị đo liều lượng được thiết kế để thông báo về việc tàu đi vào vùng ô nhiễm phóng xạ).
Quầy có thể xuất cả đăng ký chất lượngbức xạ và đo năng lượng của nó.
Sắp xếp máy dò
Cấu trúc cơ bản của máy dò bức xạ chiếu sáng được thể hiện trong hình bên dưới.
Các yếu tố chính của thiết bị như sau:
- nhân quang;
- scintillator được thiết kế để chuyển đổi kích thích của mạng tinh thể thành ánh sáng khả kiến và truyền nó đến bộ chuyển đổi quang học;
- tiếp xúc quang học giữa hai thiết bị đầu tiên;
- ổn áp;
- hệ thống điện tử để ghi lại các xung điện.
Loại
Có sự phân loại các loại máy dò ánh sáng chính sau đây theo loại chất phát huỳnh quang khi tiếp xúc với bức xạ:
- Máy đo halogen kiềm vô cơ. Chúng được sử dụng để đăng ký bức xạ alpha, beta, gamma và neutron. Một số loại đơn tinh thể được sản xuất trong công nghiệp: natri iođua, xêzi, kali và liti, sunfua kẽm, vonfram kim loại kiềm thổ. Chúng được kích hoạt với các tạp chất đặc biệt.
- Dung dịch hữu cơ đơn tinh thể và trong suốt. Nhóm thứ nhất bao gồm: anthracene, tolane, trans-stilbene, naphthalene và các hợp chất khác, nhóm thứ hai bao gồm terphenyl, hỗn hợp của anthracene với naphthalene, dung dịch rắn trong chất dẻo. Chúng được sử dụng để đo thời gian và phát hiện neutron nhanh. Các chất phụ gia hoạt hóa trong chất soi sáng hữu cơ khôngđóng góp.
- Môi chất khí (He, Ar, Kr, Xe). Các máy dò như vậy chủ yếu được sử dụng để phát hiện các mảnh phân hạch của hạt nhân nặng. Bước sóng của bức xạ nằm trong phổ tử ngoại, vì vậy chúng yêu cầu điốt quang thích hợp.
Đối với máy dò nơtron ánh sáng có động năng lên tới 100 keV, các tinh thể kẽm sunfua được kích hoạt bằng đồng vị bo có số khối là 10 và6Li được sử dụng. Khi đăng ký các hạt alpha, kẽm sulfua được phủ thành một lớp mỏng trên nền trong suốt.
Trong số các hợp chất hữu cơ, nhựa thiêu kết được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng là dung dịch của các chất phát quang trong chất dẻo cao phân tử. Thông thường, nhựa thiêu kết được làm trên cơ sở polystyrene. Các tấm mỏng được sử dụng để ghi lại bức xạ alpha và beta, và các tấm dày được sử dụng cho tia gamma và X. Chúng được sản xuất dưới dạng hình trụ được đánh bóng trong suốt. So với các loại ống soi khác, ống soi nhựa có một số ưu điểm:
- thời gian flash ngắn;
- khả năng chống hư hỏng cơ học, độ ẩm;
- hằng số của các đặc điểm khi phơi nhiễm bức xạ liều cao;
- chi phí thấp;
- dễ làm;
- hiệu quả đăng ký cao.
Nhân quang
Thành phần chức năng chính của thiết bị này là một bộ nhân quang. Nó là một hệ thống các điện cực được gắntrong một ống thủy tinh. Để bảo vệ khỏi từ trường bên ngoài, nó được đặt trong một vỏ kim loại làm bằng vật liệu có tính từ thẩm cao. Điều này che chắn nhiễu điện từ.
Trong bộ nhân quang, tia chớp sáng được chuyển đổi thành xung điện, và dòng điện cũng được khuếch đại do sự phát xạ thứ cấp của các điện tử. Lượng dòng điện phụ thuộc vào số lượng dynodes. Sự tập trung của các electron xảy ra do trường tĩnh điện, trường này phụ thuộc vào hình dạng của các điện cực và thế giữa chúng. Các hạt tích điện bị loại ra được tăng tốc trong không gian điện cực và rơi vào cực dương tiếp theo, gây ra một phát xạ khác. Do đó, số lượng electron tăng lên nhiều lần.
Máy dò thần kinh tọa: cách hoạt động
Quầy hoạt động như thế này:
- Hạt tích điện đi vào chất làm việc của ống soi.
- Xảy ra sự ion hóa và kích thích các phân tử tinh thể, dung dịch hoặc khí.
- Các phân tử phát ra các photon và sau một phần triệu giây, chúng trở lại trạng thái cân bằng.
- Trong ống nhân quang, tia sáng được "khuếch đại" và chiếu vào cực dương.
- Mạch cực dương khuếch đại và đo dòng điện.
Nguyên lý hoạt động của đầu dò soi cầu dựa trên hiện tượng phát quang. Đặc điểm chính của các thiết bị này là hiệu suất chuyển đổi - tỷ số giữa năng lượng của một tia sáng với năng lượng bị mất đi bởi một hạt trong chất hoạt tính của đèn soi.
Ưu và nhược điểm
Lợi ích của máy dò bức xạ xạ hình bao gồm:
- hiệu quả phát hiện cao, đặc biệt đối với tia gamma sóng ngắn năng lượng cao;
- độ phân giải tạm thời tốt, nghĩa là, khả năng cung cấp hình ảnh riêng biệt của hai đối tượng (đạt 10-10s);
- đo đồng thời năng lượng của các hạt được phát hiện;
- khả năng sản xuất các quầy có hình dạng khác nhau, giải pháp kỹ thuật đơn giản.
Nhược điểm của những bộ đếm này là độ nhạy thấp với các hạt có năng lượng thấp. Khi chúng được sử dụng như một phần của máy đo quang phổ, việc xử lý dữ liệu thu được sẽ trở nên phức tạp hơn nhiều, vì quang phổ có dạng phức tạp.
