Радиация детекторлары

Талдаудың радиометрлік әдістері. Радиация детекторлары

Радиацияны байқау үшін рентгенспектрометрияда қолданылатын рентген сәуле шығару детекторлары қолайлы, өйткені К-сәулелердің физикалық тұрғыдан рентген сәуле шығарудан айырмашылығы жоқ. Корпускулярлық сәуле шығарудын (заттан өту) қабілеті төмендей береді, яғни олар детекторлардың қабырғалары мен беткі қабаттарынан өткенде әлсіздене береді. Сондықтан оларды табу да қиынға түседі.

Фотографиялық детектоуларды, әдетте, қатты дененің беткі қабатына не оның ішінде радиоактивті заттың таралуы жайлы көрнекі мәлімет алу үшін қолданады.

Сцинтилляциялық есептеушілер . Сцинтилляция (көрінетін жарықтың жарқ етуі) тиісті флуоресценциялаушы ортаға бөлшектер немесе ү-сәуле шығару түскенде пайда болады. Сондай жарық ету саны бойынша сцинтилляция бойынша бөлшектер санын немесе радиация ағымындағы фотондарды анықтайды. Бұл қондырғылардың схемасы бұдан бұрын қарастырған схемаларға ұқсас келеді.

Сцинтиллятор қатты және сұйық күйде болады. Қаттылардың арасында таллиймен активтелген натрий иодидін жиі пайдаланады. Сұйық сцинтилляторлардағы активті зат ерітінді күйінде болады. Мұндай есептеуіштер тритийді шығаратын төменгі энергетикалық (3 бөлшектерді сандық тұрғыдан өлшеу үшін негізінен көп қолданады. Тиісті еріткіштерде еріген көптеген Орғаникалық қосылыстар сцинтиллятор ретінде қолданылуы мүмкін. Мысалы, антроцен 1,4-дифенилбензол; 2,5-дифенилоксазол (ДФО), а-нафтилфенилоксазол, фенилбифенилоксазол және тағы басқа ДФО-ны. көрінетін жарықты УК - сцинтилляциядағы көрінетін жарыққа түрлендіретін (оны көптеген еріткіштер жеңіл де оңай сіңіреді) екінші сцинтиллятормен араластырып қолданған жөн.

Фон әсерін әлсірету үшін қосмостық, электрондық схемамен тексеру және бірігу схемасы бойынша жалғасқан бірдей екі фотокөбейткішті байланыстырады. Егер екі фотокөбейткіш те белшектерден шыққан себепші күштерді (импульсгі) бір сәтте беретін болса, ол импульстер сигналын есептеуішке өткізеді. Фотокөбейткіште пайда болған "шуды" салқындату арқылы кемітеді, іс жүзінде осылай істеледі де, жалпы сцинтилляциялық есептеуіштер пропорционалды болып келеді.

Газдық иондаушы детекторлар. Газдардағы немесе жартылай өткізгіштердегі иондалу дәрежесін өлшеу радиоактивтік сәуле шығаруды тіркеудегі жалпы әдістің негізі болып табылады. Газ детекторлары ішіне екі электрод орнапасқан түтік түрінде жасалады. Электродтардың біреуі жерге қосылған металл түтікше (Ф=1 см, 1=5см) де, екіншісі цилиндрдің өсінің бойына орналасқан өткізгіш және ол жоғарғы кернеуде жұмыс істейтін операциялық күшейткішпен ауыстырмалы жалғасқан. Ал оның ауыстырылмайтын ұшына айнымалы потенциал беріледі. Операциялық күшейткіш өзіне берілетін потенциалдарды теңестіреді, осы кезде детектордағы электродтар арасында қоректік көзінің кернеуіне тең потенциалдар айырымы пайда болады.

Гейгер есептеуіші бөлшектердің санын олардың энергиясына тәуелсіз есептеуге ыңғайлы, яғни ол пропорционал да және оған керісінше жұмыс істейді. Есептеуіште туындайтын импульстердің көптігі соншалық, оны күшейту қажет емес. Осымен бұл есептеуіштің құрылымы тым қарапайым. Егер β-және ү-бөлшектерді тікелей ажырату мүмкін болмаса, онда бұл (3-сәуле шығаруды сініретін алюминий қалқанмен іске асырылады.

Жиртылай өткізгішті детектоулау кремний немесе германий кристалдары негізінде жасалады, ал олардың іс-әрекеті радиация әсерінен қатты денеде өтетін ығысуға негізделген, әрі мұнда электрон - кемтік жұбы пайда болады.

Кристалдарды дайындау тәсілдерінің бірінде кәдімгі р, n - ауысулар пайдаланады. Кристалдардың жоғарғы және төменгі беттеріне металл тозаңын жұқа етіп жалату арқылы өткізгіш жасайды. Осындай диодты кері қосу (n-аймақ, оң, р-аймақ теріс) электрондар мен кемтіктердің ауысудан сәйкес n және p-аймақтарға жиналуына келтіреді. Нәтижесінде қалындығы 1 мм-дей тасымалдауыштары жоқ аймақ пайда болады. Кристалға түсірілген кернеуді өзгерте отырып, аймақтың қалыңдығын реттеуге болады.

Екінші тәсілде литиймен белгіленген кристалдар қолданылады. Мұндай иондар кристал бойымен электр әсерінен ауыткиды да, кристалды табиғи заряд тасымалдауыштарын "тазалайды". Электр өрісін түсірген кезде қалыңдығы 1 см-дей ток тасымалдауыштары жоқ қабат қалыптасады. Литий-германий детекторларын әрқашанда сұйық азотпен салқындату керек, өйткені қалыпты температурадағы тым қозғалғыш литий иондары разрядталған қабаттың геометриялық құрылымын бұзуға қабілетті келеді.

Бірінші типтегі арзандау детекторлар α-және β-бөлшектерді өлшеуге қолайлы. ү-спектрометрия үшін екінші типтегі детекторлар пайдаланылады. Кремнийге қарағанда германийдің сініру коэффициенті көп. Бұл детекторлардың жұмыс істеу принципі газ пропорционал детекторларға ұқсас. Разрядталған аймақта түзілетін электрондар немесе кемтіктер өздеріне сәйкес электродтарға үдемелі жылжиды. Кристалл арқылы күші иондаушы бөлшек энергиясына пропорционал ток ағады. Ток күші бірнеше мка болғандықтан, шуы төменгі деңгейде болатын күшейткіш қажет.

Нейтрондардыц ағымын өлшеу. Нейтрондарда заряд болмайтындықтан, олар иондарды тудырмайды. Оларды іші газ тәріздес ВҒ₃ толтырылған есептеуіштің көмегімен өлшейді. Нейтрондар ⁷Li және α-бөлшектерді түзей отырып, ¹⁰В ядросымен оңай әрекеттесе алады. Бұл бөлшектер кәдімгі тәсілмен есептеуіште тіркеледі. Нейтрондарды сондай-ақ сцинтилляциялық есептеуіш көмегімен де тіркеуге болады.

Төменгі энергиялы нейтрондардың рентгендік аймақта дебройлерлік ұзындықтағы толқыны болады, сондықтан да олар үшін кристалл тордағы дифракция құбылысын байқауға болады. Нейтрондардың жүру қашықтығына сәйкес жылдамдықтары бойынша жайылуын қамтамасыз ететін уақыт өту детекторы қолданылады.

Нейтрондардың әр түрлі энергияны талғап сіңіруін: бор, кадмий, литий, сынап, иридий, алтын, күміс және кейбір лантоноид сияқты нейтронды күшті сініретін элементтердің қатынасуымен ғана жүзеге асыруға болады.