जगमगाहट डिटेक्टर। जगमगाहट: ionizing विकिरण डिटेक्टर जगमगाहट डिटेक्टरों के मामले में शमन

जगमगाहट डिटेक्टर

टैब। 2.- कार्बनिक सिंटिलेटर्स की विशेषता

जैविक में स्किंटिलेटर्स में, फोटॉन का उत्सर्जन उत्तेजित अणुओं के इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण से जुड़ा होता है। कार्बनिक स्किंटिलेटर्स की विशेषता कम दक्षता Z~6, अपेक्षाकृत कम घनत्व p, और लघु ल्यूमिनेसिसेंस अवधि t (तालिका 2) है। उत्तरार्द्ध उन्हें समय माप के लिए सुविधाजनक बनाता है। नायब। एन्थ्रेसीन पर प्रकाश उत्पादन प्राप्त होता है, जिसका मूल्य अन्य कार्बनिक के साथ तुलना करने पर होता है। स्किंटिलेटर को अक्सर 1 के रूप में लिया जाता है।

प्लास्टिक के आधार पर और लिक्विड स्किंटिलेटर्स S. D. बड़े सतह क्षेत्र और आयतन और आवश्यक आकार द्वारा बनाए जाते हैं। एक नियम के रूप में, उनमें 2-3 घटक होते हैं: पारदर्शी प्लास्टिक (पॉलीस्टाइनिन, पॉलीविनाइलटोल्यूइन, मिथाइल मेथैक्रिलेट) या कार्बनिक। सॉल्वैंट्स (ज़ाइलीन और टोल्यूनि का प्रकाश उत्पादन सबसे अधिक होता है) और एक जगमगाता योजक या उत्प्रेरक ( पी-टेरफेनिल, 2,5-डिफेनिलोक्साज़ोल, टेट्राफेनिल-ब्यूटाडीन, स्टिलबेन, नेफ़थलीन, बाइफिनाइल) 1-10 ग्राम/ली की सांद्रता के साथ; कभी-कभी तथाकथित जोड़ें। स्पेक्ट्रम (5-फिनाइल -2, ऑक्साज़ोलिल बेंजीन - पीओपीओपी) 0.01-0.5 ग्राम / एल की एकाग्रता के साथ प्रकाश फ्लैश स्पेक्ट्रम से फोटोकैथोड की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता से मेल खाने के लिए।

उत्प्रेरक और विलायक का चयन किया जाता है ताकि विलायक का पहला उत्तेजित स्तर उत्प्रेरक के पहले स्तर से अधिक हो। तब विलायक के अणुओं से उत्प्रेरक अणुओं में उत्तेजना ऊर्जा का स्थानांतरण संभव है। जैसे-जैसे एक्टिवेटर की सांद्रता बढ़ती है, पहले प्रकाश उत्पादन बढ़ता है, फिर, अधिकतम से गुजरने के बाद, यह घटने लगता है, जो कि एक्टिवेटर अणुओं द्वारा प्रकाश के आत्म-अवशोषण की संभावना में वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है। तरल और प्लास्टिक में उदाहरण के लिए, अन्य पदार्थों को (कई%) जोड़ा जा सकता है। रेडियोधर्मी शोध किया। या थर्मल न्यूट्रॉन ली, बी, जीडी, सीडी दर्ज करते समय।

कार्बनिक प्रकाश उत्पादन ऊर्जा पर प्रकाश और भारी कणों के लिए जगमगाहट अलग है< 10 МэВ, a/b0,1. Сцинтилляционный импульс в органич. сцинтилляторах обычно содержит 2 компоненты: быструю (t~10 с) и медленную (t~10 -7 -10 -5 с). Относит. интенсивности компонент зависят от природы частиц, что приводит к различию в форме импульса для тяжёлых и лёгких частиц (рис. 5). На этом различии основан метод регистрации быстрых нейтронов по протонам отдачи на фоне потока g-квантов.

चावल। 5. इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और ए-कणों के लिए कार्बनिक सिंटिलेटर में पल्स आकार।

बीट पर प्रकाश उत्पादन की निर्भरता। बिरक्स एफ-लॉय द्वारा ऊर्जा हानि का वर्णन किया गया है:

कहाँ पे लेकिनतथा पर -स्थायी।

कार्बनिक पर आधारित अंशांकन एस.डी. स्रोतों का उपयोग करके निम्न-ऊर्जा क्षेत्र में स्किंटिलेटर किया जाता है रूपांतरण इलेक्ट्रॉनऔर जी-स्रोत, और उच्च-ऊर्जा क्षेत्र में - डीकंप की मदद से। सापेक्षतावादी कणों से जुड़ी प्रक्रियाएं (रोकने का क्षय म्यून्स,सापेक्षतावादी कणों के पारित होने का निर्धारण। रैखिक दूरी, आदि)।

लिक्विड स्किन्टिलेटर्स की उच्च पारदर्शिता उनके आधार पर कई आयामों के साथ एस बनाना संभव बनाती है। मीटर और कई तक वजन। उदाहरण के लिए सैकड़ों टन। पंजीकरण प्रयोगों में। इस मामले में, एक सफेद स्पिरिट (शुद्ध मिट्टी के तेल) आधारित सिंटिलेटर का अक्सर उपयोग किया जाता है। इसकी पारदर्शिता एस= 20 मी. सफेद स्पिरिट के आधार पर अंतरिक्ष के व्यापक अध्ययन के लिए सबसे बड़ा भूमिगत एस.डी. किरणें और न्यूट्रिनो खगोल भौतिकी: बाक्सन स्किंटिलेशन टेलीस्कोप (330 टन), एक 105 टन का भूमिगत एस।, अर्टोमोवस्क शहर के पास एक भूमिगत कमरे में स्थित है; मोंट ब्लांक (90 टन) के नीचे सुरंग में रूसी-इतालवी एस.डी.

गैस जगमगाहट- अक्रिय गैसें और उनका गैसीय, तरल और ठोस अवस्था में मिश्रण। चमक केंद्र उत्साहित हैं। अक्रिय गैसों को कम चमक समय (t~10 -8 -10 -9 s) और उच्च प्रकाश उत्पादन की विशेषता होती है, इसलिए Xe का प्रकाश उत्पादन उसी क्रम का होता है जैसे कि Nal(Tl)। मुख्य अक्रिय गैस विकिरण का अंश निर्वात पराबैंगनी क्षेत्र (एल ~ 200 एनएम) में होता है, इसलिए, ऐसे फोटॉनों के पंजीकरण के लिए क्वार्ट्ज इनपुट विंडो के साथ एक फोटोमल्टीप्लायर की आवश्यकता होती है या इनपुट विंडो में एक स्पेक्ट्रम (डिपेनिल-स्टिलबिन या क्वाटरफेनिल) लगाने की आवश्यकता होती है। मिक्सर मुख्य गैस एस डी का उपयोग - ए-कणों और विखंडन टुकड़ों का पंजीकरण (देखें। परमाणु विखंडन)।

अन्य प्रकार के एस. डी.जीव। सिंटिलेटर के प्रकाश उत्पादन पर एक विद्युत प्रभाव पड़ता है। . जब पर्याप्त रूप से मजबूत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो मार्ग के दौरान उत्पन्न होने वाले आरोप। इलेक्ट्रॉन कण परमाणुओं को उत्तेजित और आयनित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं, जो अंततः एक प्रकाश फ्लैश में फोटॉनों की संख्या में वृद्धि की ओर जाता है। यह सिद्धांत जगमगाहट आनुपातिक काउंटर को रेखांकित करता है। इसका लाभ उच्च ऊर्जा है। कम ऊर्जा के क्षेत्र में संकल्प।

का उपयोग करते हुए इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल कनवर्टरएक जगमगाहट (ल्यूमिनेसेंट कैमरा) में एक कण ट्रैक की तस्वीर प्राप्त करना संभव है। इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल के साथ संयोजन में जगमगाहट कक्ष व्यापक हैं। ट्रांसड्यूसर दो परस्पर लंबवत दिशाओं में जगमगाते तंतुओं की एक प्रणाली का उपयोग करता है (देखें फाइबर जगमगाहट डिटेक्टर)।

लिट.:रेडियोमेट्री में जगमगाहट विधि, एम।, 1961; ए. आई. अब्रामोव, यू.ए. कज़ांस्की, ई.एस. माटुसेविच, परमाणु भौतिकी के प्रायोगिक तरीकों के मूल सिद्धांत, तीसरा संस्करण, एम।, 1985; लाइपिडेव्स्की वी.के., विकिरण का पता लगाने के तरीके, एम।, 1987।

आई आर बरबानोव।

भौतिक विश्वकोश। 5 खंडों में। - एम .: सोवियत विश्वकोश. प्रधान संपादक ए.एम. प्रोखोरोव. 1988. बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

- (स्किंटिलेशन स्पेक्ट्रोमीटर), कणों के पंजीकरण और स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए एक उपकरण। कार्रवाई प्रकाश चमक (स्किंटिलेशन) के पंजीकरण पर आधारित होती है जो तब होती है जब आयनकारी विकिरण सिंटिलेटर से होकर गुजरता है। * * *चमक... विश्वकोश शब्दकोश

जगमगाहट डिटेक्टर- blyksnių detektorius statusas T sritis Radioelektronika atitikmenys: engl। जगमगाहट डिटेक्टर वोक। Szintillationsdetektor, एम रूस। जगमगाहट डिटेक्टर, एम; जगमगाहट डिटेक्टर, एम प्रांक। डिटेक्टेर डी स्किंटिलेशन्स, एम… रेडियोइलेक्ट्रॉनिक टर्मिन: odynas

जगमगाहट डिटेक्टर- ब्लीक्सिमासिस डिटेक्टोरियस स्थिति टी sritis के रूप में स्टैंडआर्टिज़ासिजा इर मेट्रोलोजिजा एपिब्रेटिस जोनिज़ुओजनिओसियोस स्पिंडुलियूओट्स डिटेक्टोरियस, कुरियो जूटिकलिस - स्किंटिलिएटरियस। atitikmenys: अंग्रेजी। जगमगाहट डिटेक्टर वोक। Szintillationsdetektor, एम;…… पेनकियाकलबिस ऐस्किनामासिस मेट्रोलोजिजोस टर्मिन, लॉडाइनास

जगमगाहट डिटेक्टर- blyksimasis detektorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl। जगमगाहट डिटेक्टर वोक। स्ज़िंटिलेशन्स डिटेक्टर, एम; Szintillationszähler, एम रस। जगमगाता हुआ, एम; जगमगाहट डिटेक्टर, एम प्रांक। डिटेक्टर जगमगाहट, मी ... फ़िज़िकोस टर्मिनो odynas

- (स्किंटिलेशन स्पेक्ट्रोमीटर), कणों के पंजीकरण और स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए एक उपकरण। कार्रवाई प्रकाश चमक (स्किंटिलेशन) के पंजीकरण पर आधारित होती है जो तब होती है जब आयनकारी विकिरण सिंटिलेटर से होकर गुजरता है ... प्राकृतिक विज्ञान। विश्वकोश शब्दकोश

- (एसडीवी) एक प्रकार का जगमगाहट डिटेक्टर, जिसकी एक विशेषता स्किंटिलेटर से समानांतर फाइबर की एक नियमित प्रणाली है। चार्ज से प्रकाश का हिस्सा। पूर्ण विस्तार के कारण फाइबर द्वारा कणों पर कब्जा कर लिया जाता है। सीमा पर प्रतिबिंब ...... भौतिक विश्वकोश

आयनकारी विकिरण का वायु समतुल्य जगमगाहट डिटेक्टर- वायु समतुल्य संसूचक आयनकारी विकिरण का एक जगमगाता संसूचक, जिसकी सामग्री की प्रभावी परमाणु संख्या वायु की प्रभावी परमाणु संख्या के बराबर या उसके करीब होती है (Zeff≈7.7)। [गोस्ट 23077 78] सब्जेक्ट डिटेक्टर……

आयनकारी विकिरण के विषम जगमगाहट डिटेक्टर- विषम संसूचक आयनकारी विकिरण का एक जगमगाता संसूचक, जिसमें एक या एक से अधिक स्किंटिलेटर और एक प्रकाश-संचालन माध्यम होता है। [गोस्ट 23077 78] विषय आयनकारी विकिरण डिटेक्टर समानार्थी शब्द विषम डिटेक्टर एन… ... तकनीकी अनुवादक की हैंडबुक

आयनकारी विकिरण के बिखरे हुए जगमगाहट डिटेक्टर- छितरी हुई संसूचक आयनकारी विकिरण का एक विषम जगमगाहट संसूचक, जिसमें जगमगाता हुआ पदार्थ एक पारदर्शी माध्यम में बिखरा हुआ होता है। [गोस्ट 23077 78] विषय आयनकारी विकिरण डिटेक्टर समानार्थी शब्द फैलाव डिटेक्टर ... तकनीकी अनुवादक की हैंडबुक

जगमगाहट डिटेक्टर

- डिटेक्टरकण, जिसकी क्रिया एक चार्ज के पारित होने के दौरान होने वाले दृश्य या यूवी क्षेत्र में प्रकाश चमक के पंजीकरण पर आधारित होती है। एक जगमगाहट के माध्यम से कण। कुल ऊर्जा () से एक प्रकाश फ्लैश में परिवर्तित ऊर्जा का अंश, जिसे एक सिंटिलेटर में एक कण द्वारा खो दिया जाता है, कहा जाता है। रूपांतरण दक्षता। वह मुख्य है पैरामीटर एस। डी। कभी-कभी, रूपांतरण दक्षता के बजाय, बीट्स का उपयोग किया जाता है। प्रकाश उत्पादन (प्रकाश उत्पादन) - ऊर्जा की प्रति इकाई एक कण द्वारा उत्पादित फोटॉनों की संख्या, या cf। एक फोटॉन के उत्पादन के लिए आवश्यक ऊर्जा वूच \u003d डब्ल्यू / सेप्रति।

यहाँ - सीएफ। प्रकाश फ्लैश की फोटॉन ऊर्जा (3 eV)।

नायब के लिए। प्रभाव जगमगाता हुआ मूल्य सेकश्मीर 0.1-0.3 तक पहुंचता है। रूपांतरण दक्षता पंजीकृत कण के प्रकार और उसके sp पर निर्भर करती है। ऊर्जा हानि। इस जगमगाहट के लिए से k तापमान पर निर्भर हो सकता है टी, अशुद्धियों की उपस्थिति और अनुपात अपघटन। सिंटिलेटर में घटक।

S. d. में एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक है। गुण, अर्थात्, प्रकाश फ्लैश की तीव्रता एक विस्तृत ऊर्जा सीमा में कण द्वारा खोई गई ऊर्जा के समानुपाती होती है। केवल कम ऊर्जा वाले क्षेत्र में, जहां सपा। ऊर्जा की हानि, प्रकाश उत्पादन गिरता है और आनुपातिकता का उल्लंघन होता है।

कण ऊर्जा को एक प्रकाश फ्लैश में परिवर्तित करने के लिए तंत्र अलग-अलग स्किन्टिलेटर्स के लिए अलग-अलग होते हैं। ज्यादातर मामलों में, उन्हें निम्न तक घटाया जा सकता है। (सरलीकृत) योजना: 1) परमाणुओं और अणुओं का आयनीकरण और उत्तेजना, रेडिकल्स का निर्माण; 2) उत्तेजना ऊर्जा को ल्यूमिनेसेंस केंद्रों (विकिरण, गुंजयमान, उत्तेजना, इलेक्ट्रॉन-छेद) में स्थानांतरित करना; 3) ल्यूमिनेसेंस के केंद्रों की उत्तेजना और रोशनी। आवेशित कणों को ऊर्जा के हस्तांतरण के कारण तटस्थ कण पंजीकृत होते हैं: जी-क्वांटा - इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के माध्यम से (देखें। गामा विकिरण),न्यूट्रॉन - रिकॉइल प्रोटॉन (लोचदार प्रकीर्णन के साथ) या चार्ज द्वारा। में उत्पन्न कण परमाणु प्रतिक्रियासिंटिलेटर सामग्री के साथ न्यूट्रॉन।

चावल। 1. जगमगाहट डिटेक्टर की योजना: Sc- स्किंटिलेटर, एस-ऑप्टिकल गाइड, एफ - फोटोकैथोड, डी - डायनोड्स, ए - एनोड।

मुख्य एसडी के तत्व (चित्र 1) - एक जगमगाता हुआ और इससे जुड़ा एक ऑप्टिकल फोटो रिकॉर्डर, जो एक प्रकाश फ्लैश की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। धड़कन। आमतौर पर फोटो रिकॉर्डर के रूप में उपयोग किया जाता है फोटोमल्टीप्लायर(एफईयू)। पीएमटी फोटोकैथोड पर गिरने वाले लाइट फोटॉन, इससे इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं, जो कि 1 डायनोड पर केंद्रित होते हैं, प्रक्रिया के परिणामस्वरूप डायनोड सिस्टम द्वारा गुणा करते हैं। द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जनऔर अंत में पीएमटी एनोड पर इकट्ठे हुए, इसके सर्किट में एक इलेक्ट्रिक सर्किट बना। धड़कन।

स्पेक्ट्रोमेट्रिक और एस डी के आयाम विशेषताओं को पीएमटी के पहले डायनोड को हिट करने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या से निर्धारित किया जाता है, जिसे क्षेत्र से गणना की जा सकती है एन 1 = अबजी /डब्ल्यूएफ . यहां एक-फोटोकैथोड से टकराने वाले फोटॉन का अंश, फोटोकैथोड की जी-क्वांटम उपज (सर्वश्रेष्ठ बहु-क्षार कैथोड जी = 0.15-0.2 के लिए), बी 0.5-0.8 - 1 डायनोड पर एकत्रित इलेक्ट्रॉनों का अंश। मैक्स। पीएमटी के एनोड सर्किट में प्रतिरोध के पार वोल्टेज पल्स का आयाम: एअधिकतम = एन 1 मैं/से, कहाँ पे एम-गुणक पीएमटी प्रवर्धन, से-एनोड क्षमता; एम~10 8 के मान तक पहुंच सकता है, जो आपको घटनाओं को पंजीकृत करने की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप केवल 1 इलेक्ट्रॉन पहले डायनोड में आता है। कभी-कभी सिंटिलेटर और पीएमटी के बीच एक लाइट गाइड स्थापित किया जाता है (प्रकाश संग्रह की एकरूपता में सुधार करने के लिए, पीएमटी को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्षेत्र से बाहर ले जाने के लिए, आदि)।

फोटोमल्टीप्लायर के अलावा, एक वैक्यूम (एकीकृत मोड में) या सेमीकंडक्टर को फोटोडेटेक्टर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। फोटोकल्स।पहले प्रयोगों में, जब ZnS के साथ a-कणों का पता लगाया गया था, तो प्रकाश की चमक को सीधे आंख से रिकॉर्ड किया गया था।

एक प्रकाश फ्लैश के इष्टतम पंजीकरण के लिए, इसके स्पेक्ट्रम और फोटोकैथोड की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता को होना चाहिए

करीब होना चाहिए, और जगमगाहट विकिरण के लिए पारदर्शी होना चाहिए। एक जगमगाहट की पारदर्शिता उस दूरी की विशेषता है जिस पर अवशोषण के परिणामस्वरूप इसके प्रकाश उत्सर्जन की तीव्रता कम हो जाती है इएक बार। फोटोमल्टीप्लायर फोटोकैथोड पर फोटॉन घटना की संख्या बढ़ाने के लिए और स्किन्टिलेटर की मात्रा पर प्रकाश संग्रह की एकरूपता में सुधार करने के लिए, बाद की सतह को एक परावर्तक (एमजीओ, टीआईओ 2, टेफ्लॉन) या पूर्ण एक्सटेंशन के साथ कवर किया गया है। पॉलिश प्रतिबिंब। क्रिस्टल चेहरे।

एक प्रकाश फ्लैश की तीव्रता कानून के अनुसार समय के साथ बदलती रहती है मैं = मैं 0 क्स्प (- टी/ टी), जहां टी वह समय है जिसके लिए तीव्रता घट जाती है इटाइम्स, जिसे स्किंटिलेटर फ्लैश टाइम कहा जाता है; टी एसडी की अस्थायी विशेषताओं को निर्धारित करता है। प्रक्रियाएं कई उत्पन्न होती हैं। अंतर के साथ घटक। टी। तीव्रता का अनुपात dec। उत्सर्जन घटक प्रकाश (इलेक्ट्रॉनों) और भारी (प्रोटॉन, ए-कण, आदि) कणों के लिए भिन्न होता है, विशेष रूप से कार्बनिक कणों के लिए। स्किंटिलेटर्स (नीचे देखें), जो डीकंप की ओर जाता है। इन कणों के संवेग का आकार। यह पल्स आकार द्वारा पंजीकरण के दौरान एक ही पल्स आयाम पर विभिन्न प्रकृति के कणों को अलग करना संभव बनाता है।

पंजीकृत कणों के प्रकार पर प्रकाश की उपज की निर्भरता को एक-कण और एक ही ऊर्जा पर एक इलेक्ट्रॉन की प्रकाश उपज के अनुपात ए / बी-अनुपात की विशेषता है। विभिन्न प्रकार के जगमगाने वालों के लिए अनुपात a/b भिन्न होता है और कण ऊर्जा पर निर्भर करता है।

S. d. दोनों का प्रयोग स्वतंत्र के रूप में किया जाता है। डिटेक्टर, और घटकों के रूप में संयुक्त डिटेक्टर सिस्टमअंतर के अध्ययन में। ऊर्जा के साथ प्रक्रियाएं> = कई। केवी

अकार्बनिक सिंटिलेटर्स -एक उत्प्रेरक के अतिरिक्त के साथ एकल क्रिस्टल। उनके पास उच्च दक्षता Z, घनत्व r, और पर्याप्त रूप से लंबी ल्यूमिनेसेंस अवधि t (तालिका 1) है।

टैब। 1.- अकार्बनिक scintillators की विशेषता

नायब। ZnS (Ag) क्रिस्टल का प्रकाश उत्पादन होता है, लेकिन वे केवल महीन क्रिस्टलीय के रूप में मौजूद होते हैं। पाउडर (बड़े आकार के क्रिस्टल प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं), जिसकी पारदर्शिता अपने लिए है। विकिरण छोटा है। सर्वश्रेष्ठ अकार्बनिक में से एक जगमगाता हुआ NaI (Tl) है। ZnS (Ag) के बाद इसका उच्चतम प्रकाश उत्पादन होता है और यह अपने आप में पारदर्शी होता है। विकिरण। NaI(Tl) एकल क्रिस्टल बड़े आकार (500 मिमी तक) में उगाए जा सकते हैं; उनका नुकसान हीड्रोस्कोपिसिटी है, जिसके लिए सीलिंग की आवश्यकता होती है। CsI(Tl) scintillator में कम प्रकाश उपज होती है लेकिन यह हीड्रोस्कोपिक नहीं है। इन सार्वभौमिक रूप से उपयोग किए जाने वाले अकार्बनिक के अलावा कई अन्य जगमगाहट हैं, जिनका उपयोग प्रयोग की शर्तों से तय होता है - एक निश्चित की उपस्थिति। तत्व, एक बड़ा या, इसके विपरीत, एक छोटा थर्मल न्यूट्रॉन क्रॉस सेक्शन को कैप्चर करता है (चित्र देखें। न्यूट्रॉन डिटेक्टर) और अन्य। BaF 2 और Bi 4 Ge 3 O 12 (हीग्रोस्कोपिक, आकार में कई दसियों सेमी तक उगाया जा सकता है), क्षार धातु के गैर-सक्रिय क्रिस्टल पर आधारित होनहार स्किंटिलेटर टी-200 डिग्री सेल्सियस। उदाहरण के लिए, NaI क्रिस्टल में NaI (Tl) के समान प्रकाश उत्पादन होता है टी = 300 K, लेकिन t छोटे परिमाण का एक क्रम है। रोशनी तंत्र अकार्बनिक। स्किंटिलेटर्स को आयनिक क्रिस्टल के बैंड आरेख द्वारा चित्रित किया गया है (चित्र 2)। निषिद्ध ऊर्जावान के अंदर। क्षेत्र (देखें क्षेत्र सिद्धांत) उत्प्रेरक आयनों के असतत ऊर्जा स्तर (जैसे, NaI के लिए Tl), साथ ही साथ अन्य अपरिहार्य अशुद्धियाँ और क्रिस्टल दोष हो सकते हैं। झंझरी। चार्ज पास करते समय। इलेक्ट्रॉन कण संयोजकता बैंड से एक्सिटोन बैंड और चालन बैंड में संक्रमण के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं। निषिद्ध बैंड के असतत स्तरों पर मध्यवर्ती कैप्चर के साथ वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉनों के रिवर्स ट्रांज़िशन से ऑप्टिकल का उत्सर्जन होता है। फोटॉन चूंकि उनकी ऊर्जा बैंड गैप से कम है, और असतत स्तरों का घनत्व कम है, क्रिस्टल उनके लिए पारदर्शी है। प्रकाश उत्पादन उत्प्रेरक की एकाग्रता पर निर्भर करता है पर(चित्र 3)। उच्च सांद्रता पर प्रकाश की उपज में कमी उत्प्रेरक स्तरों पर फोटॉनों के अवशोषण की संभावना में वृद्धि के साथ जुड़ी हुई है। चमक समय t 0.35 से 0.22 μs तक घट जाता है, साथ ही एक्टिवेटर की सांद्रता 3 10 -3 तक बढ़ जाती है।

चावल। 2. आयनिक क्रिस्टल का बैंड आरेख।

चावल। 3. प्रकाश उत्पादन की निर्भरता से l की सांद्रता पर NaI क्रिस्टल के लिए।

चावल। 4. पल्स स्पेक्ट्रम NaI(Tl) से =661 keV के लिए।

उच्च घनत्व p और उच्च परमाणु क्रमांक Z मुख्य निर्धारित करते हैं। अकार्बनिक के आधार पर एस. का आवेदन। जी-विकिरण के पंजीकरण और स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए स्किंटिलेटर (चित्र 4)। स्पेक्ट्रम मोनोक्रोमैटिक है। जी-विकिरण तथाकथित होते हैं। कुल अवशोषण शिखर (कुल गामा अवशोषण) और कॉम्पटन वितरण (अंजीर देखें। कॉम्पटन प्रभाव)रेख का अनुपात क्रिस्टल के आकार पर निर्भर करता है। ऊर्जा कुल अवशोषण शिखर का संकल्प 137 Cs (=661 KeV) से जी-क्वांटा की ऊर्जा के लिए 1 PMT डायनोड, PMT फैलाव, आदि पर एकत्रित इलेक्ट्रॉनों की संख्या में उतार-चढ़ाव का योग है, सर्वोत्तम क्रिस्टल के लिए लगभग है 7%। रिकॉर्ड की गई ऊर्जा में परिवर्तन के साथ, संकल्प कानून के अनुसार बदल जाता है . NaI (Tl) में इलेक्ट्रॉनों और y-क्वांटा का पता लगाने के दौरान प्रकाश फ्लैश की तीव्रता और "खोई हुई" ऊर्जा के बीच आनुपातिकता> 100 केवी पर होती है। कम ऊर्जा पर, प्रकाश उत्पादन सपा पर एक जटिल तरीके से निर्भर करता है। ऊर्जा हानि।

कार्बनिक सिंटिलेटर्स।इनमें ऑर्गेनिक शामिल हैं कार्बनिक पदार्थों में सुगंधित पदार्थों के क्रिस्टल, तरल और ठोस समाधान। सॉल्वैंट्स और पॉलिमर, साथ ही कार्बनिक। गैसें (देखें कार्बनिक कंडक्टर)।

टैब। 2.- कार्बनिक सिंटिलेटर्स की विशेषता

प्लास्टिक के आधार पर और लिक्विड स्किंटिलेटर्स S. D. बड़े सतह क्षेत्र और आयतन और आवश्यक आकार द्वारा बनाए जाते हैं। एक नियम के रूप में, उनमें 2-3 घटक होते हैं: पारदर्शी प्लास्टिक (पॉलीस्टाइनिन, पॉलीविनाइलटोल्यूइन, मिथाइल मेथैक्रिलेट) या कार्बनिक। सॉल्वैंट्स (ज़ाइलीन और टोल्यूनि का प्रकाश उत्पादन सबसे अधिक होता है) और एक जगमगाता योजक या उत्प्रेरक ( पी-टेरफेनिल, 2,5-डिफेनिलोक्साज़ोल, टेट्राफेनिल-ब्यूटाडीन, स्टिलबेन, नेफ़थलीन, बाइफिनाइल) 1-10 ग्राम/ली की सांद्रता के साथ; कभी-कभी तथाकथित जोड़ें। स्पेक्ट्रम मिक्सर (5-फिनाइल -2, ऑक्साज़ोलिल बेंजीन - पीओपीओपी) 0.01-0.5 ग्राम / एल की एकाग्रता के साथ फोटोकैथोड की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता के साथ प्रकाश फ्लैश स्पेक्ट्रम से मेल खाने के लिए।

उत्प्रेरक और विलायक का चयन किया जाता है ताकि विलायक का पहला उत्तेजित स्तर उत्प्रेरक के पहले स्तर से अधिक हो। तब विलायक के अणुओं से उत्प्रेरक अणुओं में उत्तेजना ऊर्जा का स्थानांतरण संभव है। जैसे-जैसे एक्टिवेटर की सांद्रता बढ़ती है, पहले प्रकाश उत्पादन बढ़ता है, फिर, अधिकतम से गुजरने के बाद, यह घटने लगता है, जो कि एक्टिवेटर अणुओं द्वारा प्रकाश के आत्म-अवशोषण की संभावना में वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है। तरल और प्लास्टिक में उदाहरण के लिए, अन्य पदार्थों को (कई%) जोड़ा जा सकता है। रेडियोधर्मी शोध किया। आइसोटोप या थर्मल न्यूट्रॉन दर्ज करते समय ली, बी, जीडी, सीडी।

कहाँ पे लेकिनतथा पर -स्थायी।

लिक्विड स्किन्टिलेटर्स की उच्च पारदर्शिता उनके आधार पर कई आयामों के साथ एस बनाना संभव बनाती है। मीटर और कई तक वजन। उदाहरण के लिए सैकड़ों टन। न्यूट्रिनो पंजीकरण पर प्रयोगों में। इस मामले में, एक सफेद स्पिरिट (शुद्ध मिट्टी के तेल) आधारित सिंटिलेटर का अक्सर उपयोग किया जाता है। इसकी पारदर्शिता एस= 20 मी. सफेद स्पिरिट के आधार पर अंतरिक्ष के व्यापक अध्ययन के लिए सबसे बड़ा भूमिगत एस.डी. किरणें और न्यूट्रिनो खगोल भौतिकी: बाक्सन स्किंटिलेशन टेलीस्कोप (330 टन), एक 105 टन का भूमिगत एस।, अर्टोमोवस्क शहर के पास एक भूमिगत कमरे में स्थित है; मोंट ब्लांक (90 टन) के नीचे सुरंग में रूसी-इतालवी एस.डी.

गैस जगमगाहट- अक्रिय गैसें और उनका गैसीय, तरल और ठोस अवस्था में मिश्रण। चमक केंद्र उत्तेजित अणु हैं। अक्रिय गैसों को कम चमक समय (t~10 -8 -10 -9 s) और उच्च प्रकाश उत्पादन की विशेषता होती है, इसलिए Xe का प्रकाश उत्पादन उसी क्रम का होता है जैसे कि Nal(Tl)। मुख्य अक्रिय गैस विकिरण का अंश निर्वात पराबैंगनी क्षेत्र (एल ~ 200 एनएम) में होता है, इसलिए, ऐसे फोटॉनों के पंजीकरण के लिए क्वार्ट्ज इनपुट विंडो के साथ एक फोटोमल्टीप्लायर की आवश्यकता होती है या इनपुट विंडो में एक स्पेक्ट्रम (डिपेनिल-स्टिलबिन या क्वाटरफेनिल) लगाने की आवश्यकता होती है। मिक्सर मुख्य गैस एस डी का उपयोग - ए-कणों और विखंडन टुकड़ों का पंजीकरण (देखें। परमाणु विखंडन)।

अन्य प्रकार के एस. डी.जीव। सिंटिलेटर के प्रकाश उत्पादन पर एक विद्युत प्रभाव पड़ता है। खेत। जब पर्याप्त रूप से मजबूत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो मार्ग के दौरान उत्पन्न होने वाले आरोप। इलेक्ट्रॉन कण परमाणुओं को उत्तेजित और आयनित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं, जो अंततः एक प्रकाश फ्लैश में फोटॉनों की संख्या में वृद्धि की ओर जाता है। यह सिद्धांत जगमगाहट आनुपातिक काउंटर को रेखांकित करता है। इसका लाभ उच्च ऊर्जा है। कम ऊर्जा के क्षेत्र में संकल्प।

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- परमाणु कण डिटेक्टर, ओएसएन। एक चार्ज की कार्रवाई के तहत ल्यूमिनेसिंग के तत्व इन-रोगो इन-इन हैं। एच-टीएस, और एक फोटोमल्टीप्लायर गुणक ...
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- एक डिटेक्टर जो विद्युत संकेतों को बाद में संचरण के लिए उनमें एम्बेडेड जानकारी निकालने के लिए परिवर्तित करता है ...
प्रौद्योगिकी का विश्वकोश
- रिसीवर में प्रवेश करने वाले उच्च-आवृत्ति वाले मॉड्यूलेटेड दोलनों को परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण, जिसे सुनने से नहीं माना जाता है, कम-आवृत्ति वाले दोलनों में टेलीफोन के लिए श्रव्य ...
समुद्री शब्दावली
- एक डिमोडुलेटर, उच्च-आवृत्ति दोलनों को परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण जो कि कान द्वारा रिसीवर में नहीं माना जाता है, कम-आवृत्ति दोलनों में टेलीफोन के लिए श्रव्य ...
तकनीकी रेलवे शब्दकोश
- कणों के पंजीकरण और स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए एक उपकरण। कार्रवाई प्रकाश चमक के पंजीकरण पर आधारित होती है जो तब होती है जब आयनकारी विकिरण स्किंटिलेटर से होकर गुजरता है ...
प्राकृतिक विज्ञान। विश्वकोश शब्दकोश
- उस पर लगाए गए फोटो सेंसर के क्षेत्र में एक्स-रे स्क्रीन की चमक में परिवर्तन के ग्राफिक पंजीकरण के लिए एक उपकरण ...
बिग मेडिकल डिक्शनरी
- जियोल में रेडियोधर्मी विकिरण के क्षेत्रों का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक उपकरण। अनुसंधान। एक विकिरण रिसीवर के रूप में, एक प्रकाश गुणक के साथ संयोजन में एक चमकदार पदार्थ का उपयोग किया जाता है ...
भूवैज्ञानिक विश्वकोश
- 1) बिजली एक सर्किट, अक्सर एक पीपी या एक इलेक्ट्रोवैक्यूम डायोड के साथ, एक ट्रांजिस्टर, जो डीकंप के लिए कार्य करता है। विद्युत रूपांतरण के प्रकार...
बड़ा विश्वकोश पॉलिटेक्निक शब्दकोश
- परमाणु विकिरण और प्राथमिक कणों का पता लगाने के लिए एक उपकरण, जिनमें से मुख्य तत्व एक पदार्थ है जो आवेशित कणों की क्रिया के तहत चमकता है, और एक फोटोमल्टीप्लायर ...
धातुकर्म का विश्वकोश शब्दकोश
- परमाणु विकिरण और प्राथमिक कणों की विशेषताओं को मापने के लिए एक उपकरण, जिसका मुख्य तत्व एक जगमगाहट काउंटर है ...
- परमाणु विकिरण और प्राथमिक कणों का पता लगाने के लिए एक उपकरण, जिनमें से मुख्य तत्व एक पदार्थ है जो आवेशित कणों की क्रिया के तहत चमकता है, और एक फोटोमल्टीप्लायर ...
महान सोवियत विश्वकोश
- कणों के पंजीकरण और स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए एक उपकरण। यह क्रिया कई पदार्थों में आवेशित कणों द्वारा प्रकाश की चमक के उत्तेजना पर आधारित होती है, जिसे फोटोमल्टीप्लायरों द्वारा रिकॉर्ड किया जाता है ...
बड़ा विश्वकोश शब्दकोश
- ...
रूसी भाषा की वर्तनी शब्दकोश
- जगमगाहट "...
रूसी वर्तनी शब्दकोश
- जगमगाहट काउंटर - आयनकारी विकिरण को पंजीकृत करने के लिए एक उपकरण, जिसका संचालन जगमगाहट की घटना पर आधारित है, इसमें एक सिंटिलेटर और एक फोटोइलेक्ट्रॉनिक शामिल हैं ...
रूसी भाषा के विदेशी शब्दों का शब्दकोश

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लाई डिटेक्टर कैसे काम करता है?

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लैब 3

एक जगमगाहट डिटेक्टर के संचालन सिद्धांत का अध्ययन

उद्देश्य: विकिरण का पता लगाने के लिए जगमगाहट विधि की मूल बातों का अध्ययन करना; जगमगाहट संसूचक के उपकरण का अध्ययन करना और Cs-137 के गामा विकिरण के पंजीकरण की दक्षता का निर्धारण करना।

जगमगाहट डिटेक्टर डिवाइस

परिचय

कण पंजीकरण की जगमगाहट विधि सबसे पुरानी पंजीकरण विधियों में से एक है। 1919 की शुरुआत में, नाभिक द्वारा आवेशित कणों के प्रकीर्णन पर प्रयोगों में, ई। रदरफोर्ड और सहकर्मियों ने ZnS (Ag) में प्रकाश की चमक को देखते हुए एक-कणों को पंजीकृत किया। हालांकि, कणों का पता लगाने के लिए जगमगाहट विधि व्यापक रूप से फोटोमल्टीप्लायरों के आविष्कार के बाद ही विकसित हुई थी, प्रकाश की कमजोर चमक का पता लगाने में सक्षम उपकरण।

1940 के दशक की शुरुआत में यूएसएसआर में पहले फोटोमल्टीप्लायरों में से एक बनाया गया था। और 1947 के बाद से, जगमगाहट पंजीकरण पद्धति का गहन विकास शुरू हुआ। उनकी उच्च दक्षता के कारण, परमाणु भौतिकी, जीव विज्ञान, भूविज्ञान, चिकित्सा, और विज्ञान और प्रौद्योगिकी की अन्य शाखाओं में जगमगाहट डिटेक्टरों और स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया गया है।

एक जगमगाहट डिटेक्टर के मुख्य तत्व हैं जगमगाता हुआ, फोटोमल्टीप्लायर(पीएमटी), ऑप्टिकल सिस्टमजगमगाहट और PMT की अभिव्यक्ति के लिए।

स्किंटिलेटर के पदार्थ के साथ बातचीत करते समय, आवेशित कण माध्यम के परमाणुओं को उत्तेजित और आयनित करने के लिए अपनी ऊर्जा खो देते हैं। गामा विकिरण, अप्रत्यक्ष रूप से आयनकारी विकिरण के रूप में, प्रत्यक्ष आयनीकरण और उत्तेजना स्वयं उत्पन्न नहीं करता है: स्किंटिलेटर पदार्थ के परमाणु विकिरण की स्किन्टिलेटर पदार्थ के साथ बातचीत के दौरान गठित इलेक्ट्रॉनों को आयनित और उत्तेजित करते हैं। विकिरण जो परमाणुओं के उत्तेजना को हटा दिए जाने पर उत्पन्न होता है, माध्यम को प्रकाश चमक-चमक के रूप में छोड़ देता है, फोटॉनों की संख्या जिसमें स्किन्टिलेटर के गुणों और आयामों और कणों के प्रकार और स्थानांतरित ऊर्जा दोनों पर निर्भर करता है। इन कणों द्वारा जगमगाता हुआ करने के लिए।

इन जगमगाहटों को पंजीकृत करने के लिए, एक फोटोमल्टीप्लायर का उपयोग किया जाता है, जो प्रकाश की चमक को विद्युत वोल्टेज दालों में परिवर्तित करता है, जिसे आगे मापने वाली इकाई में फीड किया जाता है।

सिंटिलेटर्स की मुख्य विशेषताएं

स्किन्टिलेटर्स को आमतौर पर ऐसे पदार्थों के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो आयनकारी विकिरण की क्रिया के तहत, स्पेक्ट्रम के दृश्य या पराबैंगनी भाग में फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं। इसके अलावा, यदि उत्तेजित अवस्था में परमाणुओं और अणुओं द्वारा फोटॉनों के उत्सर्जन की उच्च संभावना है, तो इन उत्सर्जित फोटॉनों के चमचमाते पदार्थ द्वारा अवशोषण की संभावना कम होनी चाहिए: अर्थात, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के उत्सर्जन स्पेक्ट्रम को सापेक्ष स्थानांतरित किया जाना चाहिए अवशोषण स्पेक्ट्रम।

सभी जगमगाते पदार्थों को तीन वर्गों में विभाजित किया जा सकता है: विभिन्न कार्बनिक यौगिकों, अकार्बनिक क्रिस्टल और गैसों के आधार पर।

कार्बनिक यौगिकों से, सुगंधित यौगिकों के तरल और ठोस समाधान या एन्थ्रेसीन, स्टिलबिन, टोलन, आदि के एकल क्रिस्टल का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

सबसे आम अकार्बनिक क्रिस्टल स्किन्टिलेटर्स थैलियम-सक्रिय क्षार धातु आयोडाइट्स और सिल्वर-एक्टिवेटेड जिंक सल्फाइड हैं: NaJ (Tl), CsJ (Tl), ZnS (Ag)। शुद्ध गैर-सक्रिय क्रिस्टल कमरे के तापमान पर शानदार गुण प्रदर्शित नहीं करते हैं।

विकिरण के पंजीकरण के दृष्टिकोण से, कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों, सभी स्किंटिलेटर्स को कुछ निश्चित आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, जो सामान्य प्रकृति और विशेष दोनों हैं, जो कि कणों की प्रकृति के कारण हैं।

सबसे पहले, पदार्थ में एक उच्च प्रकाश आउटपुट होना चाहिए, जिसे एक जगमगाहट की प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाले फोटॉनों की औसत संख्या के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, जो कि स्किन्टिलेटर में पंजीकृत कण द्वारा खोई गई ऊर्जा है:

चूंकि स्किंटिलेटर से निकलने वाले फोटॉनों की संख्या व्यावहारिक रुचि की है, इसलिए बाहरी प्रकाश उत्पादन की अवधारणा को पेश करना उचित है:

स्किंटिलेटर से फोटॉन आउटपुट गुणांक कहां है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बाहरी प्रकाश उत्पादन उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा में बदलाव के परिमाण पर निर्भर करता है, अर्थात, अपने स्वयं के विकिरण के संबंध में स्किंटिलेटर की पारदर्शिता पर, साथ ही साथ स्किन्टिलेटर की मोटाई पर, राशि पर निर्भर करता है। अशुद्धियों की संख्या जो इसकी पारदर्शिता को कम करती है, इसकी सतहों की स्थिति आदि पर। आदर्श स्किन्टिलेटर्स में जो अपने स्वयं के विकिरण के लिए बिल्कुल पारदर्शी होते हैं =।

प्रकाश उत्पादन के अलावा, कोई ऊर्जा उत्पादन x की अवधारणा को पेश कर सकता है, जो ऊर्जा के लिए एक जगमगाहट की प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाले फोटॉनों की ऊर्जा के अनुपात को व्यक्त करता है। इ, सिंटिलेटर में खोया पंजीकृत कण:

एक्स = ,

जगमगाहट फोटॉन की औसत ऊर्जा कहां है।

जगमगाहट को उजागर करने की प्रक्रिया में एक सीमित समय लगता है। चूंकि जगमगाहट का उदय समय क्षय समय (स्किंटिलेशन का क्षय) की तुलना में बहुत कम है, तो सभी व्यावहारिक मामलों में पूरी तरह से जगमगाहट की अवधि प्रक्रिया के क्षय के केवल एक बार निरंतर टी द्वारा विशेषता हो सकती है:

टी मान – वह समय जिसके दौरान प्रकाश की तीव्रता जेअंदर गिरा इएक बार। प्रयोगों में जहां एक उच्च अस्थायी समाधान की आवश्यकता होती है, स्किंटिलेटर्स को पर्याप्त रूप से कम क्षय समय के साथ चुना जाता है।

प्रयुक्त चमचमाते अकार्बनिक क्रिस्टल (NaJ(Tl), CsJ(Tl), LiJ(Sn), LiJ(Tl), ZnS(Ag) ) ) उच्च प्रकाश उत्पादन और चमक समय (10–4 – 10–7 सेकेंड के क्रम पर) की विशेषता है। कार्बनिक क्रिस्टल (स्टिलबिन, एन्थ्रेसीन, और अन्य) को न केवल अकार्बनिक की तुलना में कम प्रकाश उत्पादन की विशेषता है, बल्कि कम चमक समय (10–8–10–9 सेकेंड के क्रम पर) द्वारा भी विशेषता है। कार्बनिक स्किंटिलेटिंग समाधानों में से, जाइलीन में पैराटरफेनिल का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।

फोटोमल्टीप्लायरों में होने वाली प्रक्रियाएं

और उनकी मुख्य विशेषताएं

एक आयनकारी कण के पारित होने के दौरान सिंटिलेटर में उत्पन्न प्रकाश नाड़ी को एक फोटोमल्टीप्लायर के माध्यम से विद्युत नाड़ी में परिवर्तित किया जाता है।

एक फोटोमल्टीप्लायर कई प्रवर्धन के साथ एक फोटोकेल है, जो माध्यमिक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की घटना पर आधारित है। इसमें एक फोटोकैथोड होता है 4 , फोकसिंग डिवाइस 5 , कई डायनोड्स 6 और एनोड 8 (चित्र एक)। सभी PMT इलेक्ट्रोड को एक उच्च वैक्यूम कंटेनर में रखा गया है। फोटोकैथोड एक पतली पारभासी परत के रूप में बना होता है और पीएमटी ग्लास कंटेनर की अंतिम दीवार के अंदरूनी हिस्से में स्थित होता है। द्वितीयक उत्सर्जन गुणांक को बढ़ाने के लिए, डायनोड्स को किसी पदार्थ की पतली फिल्म के साथ कवर किया जाता है जिसमें इलेक्ट्रॉनों के लिए कम कार्य कार्य होता है।

पीएमटी के संचालन के दौरान, इसके सभी इलेक्ट्रोड पर कुछ संभावित अंतर लागू होते हैं। पारदर्शी कांच के माध्यम से प्रवेश करते हुए, प्रकाश क्वांटा फोटोकैथोड की प्रकाश-संवेदनशील परत से एक निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है। कैथोड सतह पर अलग-अलग गति और विभिन्न कोणों पर उभरने वाले फोटोइलेक्ट्रॉनों को निर्वात में एक विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जाता है और एक फ़ोकसिंग सिस्टम का उपयोग करके गुणक के पहले डायनो पर एकत्र किया जाता है।

1 - रेडियोधर्मी स्रोत; 2 - जगमगाता हुआ; 3 - प्रकाश मार्गदर्शक; 4 - पीएमटी फोटोकैथोड; 5 - ध्यान केंद्रित इलेक्ट्रोड; 6 - डायनोड्स; 7 - फोटोइलेक्ट्रॉन; 8 - एनोड; 9 - पीएमटी डिवाइडर; 10 - भार प्रतिरोध।

जब इलेक्ट्रॉन पहले डायनोड से टकराते हैं, तो द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होता है। पहले डायनोड से खटखटाए गए इलेक्ट्रॉनों को फिर से अगले इंटरइलेक्ट्रोड गैप में त्वरित किया जाता है और, दूसरे डायनोड पर गिरने से, दूसरे डायनोड से द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होता है। इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन को चिह्नित करने के लिए, एक मात्रा पेश की जाती है, जिसे द्वितीयक उत्सर्जन गुणांक s कहा जाता है, जो कि एक प्राथमिक इलेक्ट्रॉन द्वारा खटखटाए गए माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों की संख्या है। वर्णित प्रक्रिया सभी डायनोड्स पर क्रमिक रूप से होती है, और गुणों और डायनोड्स की संख्या के आधार पर, एस> 1 पर, अंतिम डायनोड्स पर इलेक्ट्रॉनों की संख्या परिमाण के कई आदेशों से फोटोइलेक्ट्रॉनों की प्रारंभिक संख्या से अधिक हो सकती है। अंतिम डायनोड से इलेक्ट्रॉनों को फोटोमल्टीप्लायर के एनोड पर एकत्र किया जाता है।

पीएमटी के संचालन में अंतर्निहित भौतिक घटनाएं - फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और माध्यमिक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन - एक सांख्यिकीय प्रकृति के हैं। इसलिए, पीएमटी मापदंडों की एक सांख्यिकीय प्रकृति भी होती है और, उनके बारे में बात करते हुए, हमारा मतलब इन मापदंडों के औसत मूल्यों से होगा।

फोटोकैथोड की विशेषताएं पीएमटी मापदंडों का एक समूह बनाती हैं। इनमें से सबसे महत्वपूर्ण हैं क्वांटम यील्ड, स्पेक्ट्रल रिस्पांस और इंटीग्रेटेड सेंसिटिविटी।

क्वांटम आउटपुटफोटोकैथोड ई फोटोकैथोड से टकराते हुए एक फोटोन द्वारा एक फोटोइलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने की संभावना है। इसका तात्पर्य यह है कि प्रकाश कैथोड पर आपतित प्रकाश एकवर्णी के निकट है। क्वांटम उपज आपतित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, फोटोकैथोड की सामग्री और इसकी मोटाई पर निर्भर करती है। संख्यात्मक रूप से, इसे आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है।

आपतित प्रकाश की तरंगदैर्घ्य l पर e की निर्भरता कहलाती है वर्णक्रमीय प्रतिक्रियाफोटोकैथोड और ई (एल) नामित है।

व्यवहार में, न केवल स्किन्टिलेटर द्वारा उत्सर्जित फोटॉनों की संख्या महत्वपूर्ण है, बल्कि किसी दिए गए पीएमटी की वर्णक्रमीय विशेषता ई (एन) के साथ जगमगाहट के बाहरी ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम के ओवरलैप की डिग्री भी है, जो मिलान कारक द्वारा निर्धारित की जाती है:

अभिन्न संवेदनशीलताफोटोकैथोड फोटोकैथोड पर प्रकाश प्रवाह की घटना के लिए फोटोकैथोड का अनुपात है जब फोटोकैथोड एक निश्चित रंग तापमान के साथ एक सफेद प्रकाश स्रोत से प्रकाशित होता है।

पहले डायनोड पर फोटोइलेक्ट्रॉनों का संग्रह संग्रह गुणांक द्वारा विशेषता है मैं, जो 0 से 100% तक मान ले सकता है।

PMT गुणक प्रणाली की विशेषता है लाभ M. उत्तरार्द्ध को पीएमटी आउटपुट पर वर्तमान मूल्य के अनुपात के रूप में गुणक प्रणाली के इनपुट पर इसके मूल्य के रूप में परिभाषित किया गया है। पीएमटी लाभ है: जहां ए गुणांक है जो एक डायनोड से दूसरे में गिरने वाले इलेक्ट्रॉनों के अनुपात को निर्धारित करता है; - माध्यमिक उत्सर्जन का गुणांक मैंवें डायनोड।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि माध्यमिक उत्सर्जन गुणांक s न केवल डायनोड सतह की सामग्री और स्थिति पर निर्भर करता है, बल्कि प्राथमिक इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा पर भी निर्भर करता है, अर्थात, दो पड़ोसी डायनोड्स पर लागू त्वरित संभावित अंतर पर: में वृद्धि के साथ इलेक्ट्रॉन ऊर्जा, s पहले बढ़ती है, और फिर 100 - 1000 eV (सामग्री के आधार पर) की ऊर्जा से ऊपर गिरती है। शारीरिक रूप से, इस व्यवहार को निम्नानुसार समझाया जा सकता है। लोचदार और अकुशल टकराव के परिणामस्वरूप डायनोड की सामग्री में प्रवेश करने वाले प्राथमिक इलेक्ट्रॉन अपनी ऊर्जा को माध्यम के कई इलेक्ट्रॉनों में स्थानांतरित करते हैं। प्राथमिक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा जितनी अधिक होती है, उतने ही अधिक इलेक्ट्रॉन अपनी ऊर्जा को स्थानांतरित करते हैं। लेकिन प्राथमिक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा जितनी अधिक होती है, वह उतनी ही गहराई में प्रवेश करता है और, परिणामस्वरूप, द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उतने ही गहरे पदार्थ में ऊर्जा प्राप्त करते हैं। बाद वाले डायनोड सामग्री को तभी छोड़ सकते हैं जब वे दी गई सामग्री में उनके पथ की लंबाई से कम गहराई पर बने हों।

निर्भरता हासिल करें एमआपूर्ति वोल्टेज पर अंजीर में दिखाया गया है। 2 (साहित्य डेटा)।

चावल। 2.पीएमटी लाभ की निर्भरता

डायनोड्स की संख्या के लिए डायनोड्स के बीच संभावित अंतर से एन= 10 और मैक्स = 10

तात्कालिक धाराओं के उच्च मूल्यों पर, या बहुत बड़े लाभ के कारण एम, या फ्लैश की बहुत अधिक तीव्रता, स्पेस चार्ज का प्रभाव, जो एनोड और अंतिम डायनोड्स के क्षेत्र में क्षेत्र को विकृत करता है, प्रभावित करता है (धराशायी रेखा) . कुछ पीएमटी के लिए, यह प्रभाव ~ 1 एमए के एनोड धाराओं पर ध्यान देने योग्य है।

PMT गेन के गुणनफल, पहले डायनोड के लिए संग्रह गुणांक और फोटोकैथोड की इंटीग्रल सेंसिटिविटी कहलाती है सामान्य संवेदनशीलताएफईयू।

भले ही पीएमटी फोटोकैथोड पर कोई प्रकाश प्रवाह नहीं पड़ता है, एक निश्चित धारा, जिसे डार्क करंट कहा जाता है, अभी भी पीएमटी आउटपुट पर देखी जाती है। इसका कारण फोटोकैथोड की सतह से ऊष्मीय उत्सर्जन और पहले डायनोड्स, ठंडे क्षेत्र का उत्सर्जन, उस सामग्री की रेडियोधर्मिता है जिससे पीएमटी बनाया जाता है, और कई अन्य कारण हैं।

जगमगाहट डिटेक्टर ऑपरेशन

जगमगाहट डिटेक्टर की असेंबली में स्किन्टिलेटर और फोटोमल्टीप्लायर की तर्कसंगत अभिव्यक्ति होती है, जो एक रेडियोधर्मी स्रोत और डार्क करंट के कारण होने वाले पल्स एम्पलीट्यूड के उच्चतम अनुपात के साथ, आयाम और समय दोनों में डिटेक्टर का सबसे अच्छा रिज़ॉल्यूशन प्रदान करेगा। सिंटिलेटर, जिसमें आमतौर पर एक सिलेंडर का आकार होता है, को फोटोमल्टीप्लायर कैथोड के सामने स्थापित किया जाता है (चित्र 1 देखें)। चूंकि अधिकांश जगमगाहटों के लिए प्रकाश का अपवर्तनांक काफी बड़ा होता है, इसलिए प्रकाश का एक महत्वपूर्ण भाग जो कि जगमगाहट में उत्पन्न होता है, उसकी सतह पर पूर्ण आंतरिक परावर्तन का अनुभव करता है। इसलिए, अच्छा ऑप्टिकल संपर्क सुनिश्चित करने के लिए (और, परिणामस्वरूप, प्रकाश संग्रह को बढ़ाने के लिए), कम अपवर्तक सूचकांक (सिलिकॉन या वैसलीन तेल) वाले पदार्थ की एक पतली परत को स्किन्टिलेटर और फोटोकैथोड के बीच पेश किया जाता है।

जगमगाता हुआ पर पड़ने वाले रेडियोधर्मी विकिरण में चमक पैदा होती है - जगमगाहट। प्रकाश क्वांटा, पीएमटी फोटोकैथोड पर गिरता है, फोटोइलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है, जो हिमस्खलन को जन्म देता है। जब पीएमटी एनोड पर एक इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन आता है, तो आउटपुट लोड प्रतिरोध पर एक वोल्टेज पल्स दिखाई देता है।

इंटरइलेक्ट्रोड संभावित अंतर आमतौर पर एक उच्च वोल्टेज बिजली स्रोत से वोल्टेज विभक्त का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है। विभक्त की आपूर्ति करने वाले वोल्टेज को बदलकर, पीएमटी लाभ को एक विस्तृत श्रृंखला में बदलना संभव है। जैसे ही पीएमटी डिवाइडर में वोल्टेज बढ़ता है, लाभ तेजी से बढ़ता है। इसका कारण सेकेंडरी एमिशन फैक्टर में बढ़ोतरी के साथ-साथ फोकस करने में कुछ सुधार है।

कणों की संख्या को मापते समय, एक बहुत ही महत्वपूर्ण पैरामीटर डिटेक्टर के आउटपुट पर एक विद्युत पल्स बनाने की संभावना को दर्शाता है जब एक कण डिटेक्टर में प्रवेश करता है। इस विकल्प को कहा जाता है क्षमताडिटेक्टर एच का पंजीकरण, के रूप में परिभाषित प्रति यूनिट समय में डिटेक्टर के आउटपुट पर पंजीकृत विद्युत दालों की संख्या का अनुपात एक ही समय में डिटेक्टर से टकराने वाले कणों की संख्या से . पता लगाने की दक्षता अध्ययन के तहत ऊर्जा और विकिरण के प्रकार और डिटेक्टर के आकार और प्रकार दोनों का एक कार्य है। जगमगाहट डिटेक्टरों के साथ-साथ सामान्य रूप से सभी डिटेक्टरों के लिए मुख्य आवश्यकता एक उच्च पहचान दक्षता है। जैसा कि ज्ञात है, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और कॉम्पटन प्रभाव के क्रॉस सेक्शन जितने अधिक होते हैं, उतना ही अधिक जेडपदार्थ।

जगमगाहट डिटेक्टरों का लाभ यह तथ्य है कि अप्रत्यक्ष रूप से आयनकारी विकिरण (जी-विकिरण, एक्स-रे) के लिए उनकी पहचान क्षमता बड़े होने के कारण जेडस्किंटिलेटर गैस-डिस्चार्ज काउंटरों की पंजीकरण दक्षता से अधिक परिमाण का एक क्रम है। साहित्य में यह संकेत दिया गया है कि छोटे आकार के NaJ(Tl) क्रिस्टल के लिए -विकिरण के मामले में, यह लगभग 17% है।

डिटेक्टरों के लिए मुख्य आवश्यकताओं में से एक छोटा है समय अनुमतियां(यह दो क्रमिक कणों के बीच न्यूनतम समय अंतराल निर्धारित करता है जिसे डिटेक्टर अलग से पहचान सकता है)। एक जगमगाहट डिटेक्टर में, जब अकार्बनिक क्रिस्टल का उपयोग किया जाता है, जिसका चमक समय अपेक्षाकृत लंबा होता है और एक माइक्रोसेकंड या उससे अधिक के दसवें हिस्से की मात्रा होती है, तो फोटोमल्टीप्लायर के अस्थायी गुण व्यावहारिक रूप से कोई भूमिका नहीं निभाते हैं, और पूरे जगमगाहट डिटेक्टर का संकल्प समय निर्धारित किया जाएगा। क्रिस्टल चमक समय से . ऑर्गेनिक स्किन्टिलेटर्स (और विशेष रूप से तरल और ठोस समाधानों के साथ) के साथ काम करते समय, जहां क्षय का समय बहुत कम होता है, फोटोमल्टीप्लायर का रिज़ॉल्यूशन समय स्किन्टिलेटर के क्षय समय के बराबर हो सकता है और समय रिज़ॉल्यूशन की गणना करते समय इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए। डिटेक्टर का।

जगमगाहट डिटेक्टर का लाभ यह है कि इसका रिज़ॉल्यूशन समय गैस-डिस्चार्ज डिटेक्टरों के रिज़ॉल्यूशन समय से कम परिमाण के कई क्रम है। उच्च-रिज़ॉल्यूशन संयोग सर्किट में जगमगाहट डिटेक्टरों के उपयोग ने विभिन्न प्रकार की एक साथ प्रक्रियाओं के अध्ययन में नए दृष्टिकोण खोले हैं।

इसके अलावा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि चूंकि माध्यमिक उत्सर्जन गुणांक घटना इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर निर्भर नहीं करता है, पीएमटी है रैखिक युक्ति, अर्थात, एनोड पर आवेश प्राथमिक फोटोइलेक्ट्रॉनों की संख्या के समानुपाती होता है और तदनुसार, कैथोड से टकराने वाले प्रकाश फ्लैश की तीव्रता। और चूंकि आमतौर पर क्रिस्टल में एक कण द्वारा खोई गई ऊर्जा प्रकाश फ्लैश की तीव्रता के समानुपाती होती है, पीएमटी आउटपुट पर पल्स का आयाम कण की खोई हुई ऊर्जा के समानुपाती होता है। यह एक जगमगाहट डिटेक्टर के आधार पर रेडियोधर्मी विकिरण की ऊर्जा को मापने के लिए विभिन्न उपकरणों को बनाना संभव बनाता है, जो कि गीजर काउंटरों के उपयोग से असंभव है। और केवल जब पीएमटी के आउटपुट में दालें काफी बड़ी होती हैं, तो रैखिकता का उल्लंघन किया जा सकता है, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एनोड और अंतिम डायनोड्स के क्षेत्र में स्पेस चार्ज द्वारा क्षेत्र के विरूपण के कारण।

माप शुरू करने से पहले एक महत्वपूर्ण बिंदु पीएमटी आपूर्ति वोल्टेज का सही चयन है . पर रेडियोमेट्रिक मापजब दालों की गिनती की जाती है, तो इन उद्देश्यों के लिए अक्सर गिनती की विशेषता का उपयोग किया जाता है , यानी, डिटेक्टर के आउटपुट पर पल्स काउंट रेट की निर्भरता एनपीएमटी आपूर्ति वोल्टेज से यू(चित्र 3)।

जैसे कि चित्र से देखा जा सकता है। 3, बढ़ती आपूर्ति वोल्टेज के साथ यूआकार एनपहले बढ़ता है, फिर स्थिर हो जाता है . यह इस तथ्य के कारण है कि कम मूल्यों पर यूपीएमटी लाभ मूल्य एमकुछ भी। नतीजतन, पीएमटी आउटपुट पर दालों का आयाम नगण्य है और रिकॉर्डिंग डिवाइस की संवेदनशीलता सीमा से नीचे हो सकता है। इस मामले में, आवेगों को पंजीकृत नहीं किया जाएगा। बढ़ते वोल्टेज के साथ यूलाभ बढ़ता है एमऔर दालों का आयाम इतना बढ़ जाता है कि यह रिकॉर्डिंग डिवाइस की संवेदनशीलता सीमा को पार कर सकता है। इस समय, मतगणना यंत्र दालों को गिनना शुरू कर देता है .

चावल। 3.गिनती विशेषता

और वृद्धि के साथ यूदालों के और भी बड़े अंश का आयाम संवेदनशीलता सीमा से अधिक होगा, जो गिनती दर में और भी अधिक वृद्धि देगा एन.

आपूर्ति वोल्टेज में और वृद्धि इस तथ्य को जन्म दे सकती है कि पल्स गिनती दर एनलगभग स्थिर हो जाएगा और परिमाण पर निर्भर नहीं करेगा यू, चूंकि संसूचक से आने वाली लगभग सभी दालों का आयाम संवेदनशीलता सीमा से अधिक है और लगभग सभी दालों को दर्ज किया जाता है।

बहुत उच्च वोल्टेज पर यूगिनती दर एनइस तथ्य के कारण तेजी से बढ़ सकता है कि पीएमटी शोर दालों का आयाम भी बहुत बड़ा हो जाता है।

अंजीर में हाइलाइट किया गया। 3 पठारी क्षेत्र, जहाँ मान एनआपूर्ति वोल्टेज पर कमजोर रूप से निर्भर यू, आपूर्ति वोल्टेज का चयन करने के लिए प्रयोग किया जाता है; आमतौर पर ऑपरेटिंग वोल्टेज को पठार के बीच में चुना जाता है।

इष्टतम ऑपरेटिंग वोल्टेज के लिए मानदंड स्पेक्ट्रोमेट्रिक मापनउच्च ऊर्जा संकल्प है। यह ज्ञात है कि डिटेक्टर का ऊर्जा संकल्प जितना अधिक होगा, पीएमटी लाभ उतना ही अधिक होगा एम, यानी अधिक से अधिक आपूर्ति वोल्टेज यू.

पंजीकरणजी-क्वांट्स

जगमगाहट डिटेक्टर

किसी विशेष शारीरिक समस्या को हल करने के लिए डिज़ाइन किए गए एक जगमगाहट डिटेक्टर के साथ काम करते समय, एक बहुत ही महत्वपूर्ण विशिष्ट परिस्थिति को ध्यान में रखा जाना चाहिए: चूंकि पंजीकृत किए जाने वाले विकिरणों के गुण एक मामले या किसी अन्य में तेजी से भिन्न हो सकते हैं, विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए एक जगमगाता हुआ का तर्कसंगत विकल्प, विशिष्ट गुण जो कार्य के लिए सबसे उपयुक्त होना चाहिए। रिकॉर्डिंग विकिरण की बारीकियों से जुड़े फोटोमल्टीप्लायर के लिए आमतौर पर कोई विशेष आवश्यकता नहीं होती है।

जी-विकिरण को पंजीकृत करते समय, एक स्किन्टिलेटर का चुनाव उच्च दक्षता की आवश्यकता से निर्धारित होता है, क्योंकि जी-विकिरण एक मर्मज्ञ विकिरण है। जी-क्वांटा घटना के एक संकीर्ण समानांतर मोनोएनेरगेटिक बीम के लिए सामान्य रूप से मोटाई के एक सिंटिलेटर पर एक्स, पता लगाने की दक्षता η को पंजीकृत कणों की संख्या और डिटेक्टर पर आपतित कणों की संख्या के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है:

जहाँ t, विकिरण ऊर्जा और प्रदीप्त पदार्थ के औसत प्रभावी आवेश के आधार पर, प्रदीप्त पदार्थ में g-क्वांटा का अवशोषण गुणांक है। जेड.

जैसे-जैसे t (और इसलिए ) का मान बढ़ता है, यह घटता जाता है; बढ़ते मूल्यों के साथ जेडजी-क्वांटा टी का अवशोषण गुणांक (और, फलस्वरूप, पता लगाने की दक्षता η ) वृद्धि हो रही है। इसलिए, जी-क्वांटा की रिकॉर्डिंग के लिए जगमगाहट डिटेक्टरों में, बड़े परमाणु संख्या वाले अकार्बनिक क्रिस्टल मुख्य रूप से उपयोग किए जाते हैं जेड .

प्रायोगिक भाग

प्रयोग का क्रम

अंजीर पर। 4 इस प्रयोगशाला कार्य में प्रयुक्त Cs-137 समस्थानिक के रेडियोधर्मी क्षय का आरेख है।

चित्र 4.समस्थानिक Cs-137 . के रेडियोधर्मी क्षय की योजना

Cs-137 समस्थानिक का उपयोग करते हुए प्रयोग के दौरान मापा गया आयाम स्पेक्ट्रा का रूप अंजीर में दिखाया गया है। 5.

यदि स्पेक्ट्रोमीटर ऑपरेशन मोड गलत तरीके से चुना जाता है, तो इन स्पेक्ट्रा का आकार काफी विकृत हो सकता है, इसलिए पीएमटी पावर स्तर का सावधानीपूर्वक चयन करना महत्वपूर्ण है। यू, एम्पलीफायर लाभ क, TLD और LLD विवेचक की ऊपरी और निचली दहलीज।

जब पीएमटी आपूर्ति वोल्टेज बदलता है यूइसका प्रवर्धन कारक बदलता है एम. नतीजतन, आउटपुट सिग्नल का आयाम बदल जाता है लेकिनऔर इसलिए कुल अवशोषण शिखर के अधिकतम की स्थिति। इसलिए, डिटेक्टर आउटपुट पर पल्स आयाम की निर्भरता का अध्ययन लेकिनआपूर्ति वोल्टेज के मूल्य पर कुल अवशोषण शिखर की अधिकतम स्थिति की निर्भरता का अध्ययन करने के लिए पीएमटी की आपूर्ति वोल्टेज के मूल्य को कम किया जा सकता है।

चावल। 5.डिटेक्टर के आउटपुट पर दालों का आयाम स्पेक्ट्रम

कम्प्यूटर को चालू करें। स्पेक्ट्रोमीटर इकाई चालू करें; स्पेक्ट्रम प्रोग्राम खोलें।

पंजीकरण के बाद, स्पेक्ट्रोमीटर मोड दर्ज करें और इसके पैनल पर ऑपरेटिंग मोड सेट करें।

स्पेक्ट्रम संचय समय निर्धारित करें टी= 150 एस। पीएमटी आपूर्ति वोल्टेज के विभिन्न मूल्यों पर आउटपुट दालों के आयाम स्पेक्ट्रा को डायल करें।

फाइलों में स्पेक्ट्रा लिखें।

माप परिणाम डी डिस्क पर लिखे जाएंगे। जिस पथ पर रिकॉर्ड किया गया डेटा पाया जा सकता है वह इस प्रकार है : डिस्क डी® फ़ोल्डर "3 कोर्स"® डेटा फ़ोल्डर® फ़ोल्डर "छात्र"® छात्र का नाम फ़ोल्डर® प्रयोगशाला कार्य की संख्या® नौकरी का नंबर® स्पेक्ट्रम संख्या।

परिणाम प्रसंस्करण

आयाम की निर्भरता का अध्ययन

डिटेक्टर आउटपुट दालें

पीएमटी आपूर्ति वोल्टेज पर

टास्क 1. मैथकैड में स्पेक्ट्रा के साथ डेटा फाइल दर्ज करें एस 001–एस 010. स्पेक्ट्रम का वर्णन करने वाले वेक्टर चर के लिए एक नाम असाइन करें, एक चैनल संख्या को एक श्रेणीबद्ध चर के रूप में परिभाषित करें क, 0 से 1023 तक भिन्न। आयाम स्पेक्ट्रा का निर्माण करें।

कार्य 2. प्राप्त स्पेक्ट्रा में कुल अवशोषण चोटियों का चयन करें; एम्पलीट्यूड, विचरण और शिखर की बाएँ और दाएँ सीमाओं के पैमाने पर कुल अवशोषण शिखर के अधिकतम की स्थिति का मोटा अनुमान लगाने के लिए ट्रेस ऑपरेशन का उपयोग करें। चोटी के नीचे के क्षेत्र का अनुमान लगाएं।

टास्क 3. गाऊसी फ़ंक्शन द्वारा कुल अवशोषण के शिखर का अनुमान लगाएं; कुल अवशोषण शिखर की अधिकतम स्थिति के अनुरूप चैनल संख्या के सटीक मान ज्ञात कीजिए।

कार्य 4. पीएमटी आपूर्ति वोल्टेज पर निर्भरता का निर्माण यू(अंजीर देखें। 6); आपूर्ति वोल्टेज के परिमाण पर निर्भरता के पाठ्यक्रम की व्याख्या करें। साहित्य डेटा के साथ तुलना करें। आगे के काम के लिए पीएमटी के ऑपरेटिंग वोल्टेज का चयन करें।

चावल। 6.कुल अवशोषण शिखर की अधिकतम स्थिति की निर्भरता क 0

आपूर्ति वोल्टेज पर यू

परिभाषा-विकिरण डिटेक्टर की पहचान दक्षता

कार्य 5. मापा स्पेक्ट्रम का उपयोग करना, उदाहरण के लिए, पीएमटी पावर स्तर पर यू= 550 वी और लाभ क= 1, पूरे स्पेक्ट्रम के तहत क्षेत्र की गणना करें आरऔर 1 s में संसूचक द्वारा पंजीकृत दालों की संख्या ज्ञात कीजिए: एन = पी/150.

कार्य 6. प्रयुक्त रेडियोधर्मी समस्थानिक Cs-137 की गतिविधि को जानकर, -विकिरण Cs-137 का पता लगाने की दक्षता निर्धारित करें:

1 s में scintillator की सतह पर -क्वांटा घटना की संख्या कहाँ है;

संख्या 0.85 को क्षय योजना के सुधार के रूप में पेश किया गया है (चित्र 5 में दिखाई गई क्षय योजना देखें)। – रेडियोधर्मी स्रोत की गतिविधि; = 120 केबीक्यू। मैं – सापेक्ष ठोस कोण जिस पर स्रोत द्वारा संसूचक विकिरणित होता है। यह कोण जगमगाने वाले की त्रिज्या पर निर्भर करता है एसऔर स्रोत और जगमगाहट के बीच की दूरी पर एच।

प्राप्त परिणाम का मूल्यांकन करें; साहित्य डेटा के साथ तुलना करें।

फोटोपार्ट का निर्धारण और पंजीकरण की फोटो दक्षता

कार्य 7. कार्य 5 में प्रयुक्त आयाम स्पेक्ट्रम में कुल अवशोषण शिखर का चयन करें, इसके क्षेत्रफल की गणना करें। फोटोपार्ट को पूरे स्पेक्ट्रम के तहत फोटोपीक के क्षेत्र के क्षेत्र के अनुपात के रूप में परिभाषित करें आर(अर्थ आरकार्य 5 से लें)।

कार्य 8. -विकिरण के पंजीकरण की फोटो दक्षता का निर्धारण करें, क्योंकि पंजीकरण दक्षता के उत्पाद को फोटो भाग से गुणा किया जाता है:

परीक्षण प्रश्न

1. सिंटिलेटर में होने वाली प्रक्रियाओं की व्याख्या करें और स्किन्टिलेटर के मुख्य मापदंडों की सूची बनाएं।

2. फोटोमल्टीप्लायर का संचालन किन दो भौतिक घटनाओं पर आधारित है?

3. प्रकाश-विद्युत गुणकों के मुख्य प्राचलों की सूची बनाइए।

4. डिटेक्टर की पहचान क्षमता क्या है? यह डिटेक्टर और विकिरण के किन मापदंडों पर निर्भर करता है? फोटोपार्ट और फोटोएफिशिएंसी क्या है?

5. -विकिरण के पंजीकरण की विशेषताओं का वर्णन कीजिए।

पहला जगमगाहट डिटेक्टर, जिसे स्पिंथरिस्कोप कहा जाता है, एक स्क्रीन थी जिसे ZnS परत के साथ लेपित किया गया था। आवेशित कणों के टकराने पर होने वाली चमक को माइक्रोस्कोप का उपयोग करके रिकॉर्ड किया गया था। यह ऐसे डिटेक्टर के साथ था कि 1909 में गीजर और मार्सडेन ने सोने के परमाणुओं द्वारा अल्फा कणों के बिखरने पर एक प्रयोग किया, जिससे परमाणु नाभिक की खोज हुई। 1944 के बाद से, फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) द्वारा एक जगमगाहट से प्रकाश की चमक को रिकॉर्ड किया गया है। बाद में इन उद्देश्यों के लिए फोटोडायोड्स का भी उपयोग किया गया।
जगमगाता हुआ कार्बनिक (क्रिस्टल, प्लास्टिक या तरल पदार्थ) या अकार्बनिक (क्रिस्टल या चश्मा) हो सकता है। गैसीय जगमगाहट का भी उपयोग किया जाता है। एन्थ्रेसीन (सी 14 एच 10), स्टिलबीन (सी 14 एच 12), नेफ़थलीन (सी 10 एच 8) को अक्सर कार्बनिक सिंटिलेटर के रूप में उपयोग किया जाता है। लिक्विड स्किन्टिलेटर्स को आमतौर पर ब्रांड नामों से जाना जाता है (जैसे NE213)। प्लास्टिक और तरल सिंटिलेटर एक पारदर्शी विलायक में कार्बनिक फ्लोरोसेंट पदार्थों के समाधान हैं। उदाहरण के लिए, पॉलीस्टाइनिन में एन्थ्रेसीन का ठोस घोल या जाइलीन में पी-टेरफिनाइल का तरल घोल। फ्लोरोसेंट पदार्थ की सांद्रता आमतौर पर कम होती है, और पाया गया कण मुख्य रूप से विलायक अणुओं को उत्तेजित करता है। इसके बाद, उत्तेजना ऊर्जा को फ्लोरोसेंट पदार्थ के अणुओं में स्थानांतरित किया जाता है। ZnS, NaI (Tl), CsI, Bi 4 Ge 3 O 12 का उपयोग अकार्बनिक क्रिस्टलीय सिंटिलेटर के रूप में किया जाता है,
LaBr 3 (Ce), PbWO 4, आदि। अक्रिय गैसों (Xe, Kr, Ar, He) और N का उपयोग गैस और तरल सिंटिलेटर के रूप में किया जाता है।

चूंकि कार्बनिक स्किंटिलेटर आणविक स्तर को उत्तेजित करते हैं जो पराबैंगनी क्षेत्र में उत्सर्जित होते हैं, प्रकाश-पहचान करने वाले उपकरणों (पीएमटी और फोटोडायोड) की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता से मेल खाने के लिए, प्रकाश कन्वर्टर्स का उपयोग किया जाता है जो पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करते हैं और 400 एनएम क्षेत्र में दृश्य प्रकाश को फिर से उत्सर्जित करते हैं।
प्रकाश उत्पादन - ज्ञात कण की ऊर्जा का अंश प्रकाश फ्लैश की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। उच्च ऊर्जा कणों के लिए एन्थ्रेसीन का प्रकाश उत्पादन ~0.05 या 1 फोटान प्रति 50 ईवी है। NaI का प्रकाश उत्पादन ~0.1 या 1 फोटॉन प्रति 25 eV है। इस सिंटिलेटर के प्रकाश उत्पादन की तुलना एन्थ्रेसीन के प्रकाश उत्पादन से करने की प्रथा है, जिसका उपयोग मानक के रूप में किया जाता है। प्लास्टिक स्किन्टिलेटर्स के विशिष्ट प्रकाश उत्पादन 50-60% हैं।
प्रकाश फ्लैश की तीव्रता कण द्वारा खोई गई ऊर्जा के समानुपाती होती है, इसलिए जगमगाहट डिटेक्टर का उपयोग स्पेक्ट्रोमीटर के रूप में किया जा सकता है, अर्थात, एक उपकरण जो कण की ऊर्जा को निर्धारित करता है।
जगमगाहट काउंटरों की मदद से इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्पेक्ट्रम को मापना संभव है और γ -किरणें। भारी आवेशित कणों के स्पेक्ट्रम को मापने के लिए ( α -कण, आदि) आमतौर पर CsI का उपयोग करते हैं। NaI की तुलना में, यह काफी कम हीड्रोस्कोपिक है और इसके लिए एक सुरक्षात्मक आवरण की आवश्यकता नहीं होती है जिसमें आवेशित कण अपनी ऊर्जा खो देते हैं। CsI का ऊर्जा रिज़ॉल्यूशन सेमीकंडक्टर डिटेक्टरों की तुलना में काफी खराब है; इसके अलावा, स्किन्टिलेटर्स में खोई हुई ऊर्जा के फ्लैश की तीव्रता की आनुपातिकता सभी कण ऊर्जाओं में नहीं देखी जाती है और केवल एक निश्चित मूल्य से अधिक ऊर्जा पर ही प्रकट होती है। पल्स एम्पलीट्यूड और कण ऊर्जा के बीच गैर-रेखीय संबंध विभिन्न फॉस्फोरस और विभिन्न प्रकार के कणों के लिए भिन्न होता है। CsI का उपयोग तब किया जाता है जब उच्च ऊर्जा वाले आवेशित कणों की ऊर्जा के मापन की आवश्यकता होती है, और ऊर्जा संकल्प महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाता है।
लेड टंगस्टेट (PbWO 4) स्किन्टिलेटर्स ने उच्च ऊर्जा भौतिकी में आवेदन पाया है। छोटा विकिरण लंबाई (0.89 सेमी) औरछोटा मोलिएरे त्रिज्या (2.19 सेमी) - सिलेंडर की त्रिज्या जिसके भीतर 90% विद्युत चुम्बकीय शावर अवशोषित होता है - अच्छे स्थानिक रिज़ॉल्यूशन के साथ ऐसे स्किन्टिलेटर कॉम्पैक्ट के साथ एक डिटेक्टर बनाना संभव बनाता है। विशेष रूप से, PbWO 4 का उपयोग भारी खंडित (17920 डिटेक्शन चैनल) कैलोरीमीटर, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में एलिस डिटेक्टर कॉम्प्लेक्स के PHOS फोटॉन डिटेक्टर के लिए किया गया था।

चावल। 3. पीएमटी डिवाइस

एक आवेशित कण की क्रिया के तहत स्किन्टिलेटर में उत्पन्न फोटॉन प्रकाश गाइड के माध्यम से फोटोमल्टीप्लायर तक पहुंचते हैं और इसकी कांच की दीवार के माध्यम से फोटोकैथोड में प्रवेश करते हैं। फोटोमल्टीप्लायर एक गुब्बारा है, जिसके अंदर एक फोटोकैथोड और क्रमिक डायनोड्स की एक प्रणाली निर्वात में स्थित होती है, जो एक सकारात्मक विद्युत क्षमता के तहत डायनोड से डायनोड तक बढ़ रही है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन फोटोकैथोड से बाहर निकलते हैं, जो तब, एक विद्युत क्षेत्र में त्वरित होने पर, डायनोड्स की एक प्रणाली में भेजे जाते हैं, जहां, माध्यमिक (शॉक) इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के कारण, वे एक इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन बनाते हैं। डायनोड से डायनोड की ओर बढ़ता है, जो एनोड पर आता है। आम तौर पर, पीएमटी लाभ (फोटोकैथोड से एक इलेक्ट्रॉन को खटखटाए जाने पर एनोड तक पहुंचने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या) 10 5 -10 6 है, लेकिन यह 10 9 तक पहुंच सकता है, जिससे आसानी से पता लगाने योग्य विद्युत पल्स प्राप्त करना संभव हो जाता है पीएमटी आउटपुट
जगमगाहट डिटेक्टरों E/E का ऊर्जा संकल्प आमतौर पर कुछ प्रतिशत से बेहतर नहीं होता है। अस्थायी समाधान प्रकाश फ्लैश की अवधि (फॉस्फोर का ल्यूमिनेसेंस समय) पर निर्भर करता है, प्रकाश फ्लैश के सामने की अवधि पर, और फोटोइलेक्ट्रॉनों की संख्या पर भी (स्किन्टिलेटर में कण द्वारा छोड़ी गई ऊर्जा पर) और 10 -6 -10 -11 एस के भीतर बदलता रहता है।
बड़ी मात्रा में स्किंटिलेटर पदार्थ के साथ एक छोटे से इंटरेक्शन क्रॉस सेक्शन वाले कणों का पता लगाने के लिए बहुत उच्च दक्षता वाले डिटेक्टर बनाना संभव बनाते हैं।

सिंटिलेटर- पेशेवर विकिरण डिटेक्टर।
इसका आधार कुछ पदार्थ हैं - उन्हें फॉस्फोर कहा जाता है, जो एक आयनकारी कण पर प्रतिक्रिया करता है जो प्रकाश की एक छोटी सी चमक के साथ उनकी मोटाई में प्रवेश करता है।
इनमें से कुछ पदार्थ हैं: NaJ Tl (थैलियम के साथ संशोधित सोडियम आयोडाइड), KJ Tl, CaJ Tl, CsJ, LiJ Tl, CdWO 4 , CaWO 4 , ZnS Ag, CdS Ag।
फॉस्फोरस के एक फ्लैश को उसके पास एक प्रकाश संवेदी उपकरण द्वारा विद्युत आवेग में परिवर्तित किया जाता है। एक नियम के रूप में, इस क्षमता में फोटोमल्टीप्लायर (पीएमटी) का उपयोग किया जाता है।

जगमगाहट डिटेक्टर, जो हिमस्खलन उपकरण नहीं है, के गीजर काउंटरों पर कई महत्वपूर्ण लाभ हैं:

फ्लैश के आयाम और अवधि से, कोई उस कण के प्रकार और ऊर्जा का न्याय कर सकता है जिसने इसे उत्पन्न किया (यह बहुत आसान है, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन के कारण फ्लैश से ए-कण द्वारा उत्पन्न फ्लैश को अलग करना)।
यह बहुत कम समय अंतराल द्वारा अलग की गई दालों के बीच अंतर करने में सक्षम है, अर्थात, जैसा कि वे कहते हैं, उच्च संकल्प है।
फॉस्फोर, एक नियम के रूप में, समान मात्रा के गीजर काउंटरों की तुलना में आयनकारी कणों के अधिक कुशल डिटेक्टर हैं।

लेकिन जगमगाता सिर्फ फास्फोरस नहीं है। फोटोडेटेक्टर के लिए फॉस्फोरस की अधिक से अधिक चमक को पंजीकृत करने में सक्षम होने के लिए, इसे एक अपारदर्शी धातु के कंटेनर में रखा जाता है, जिसकी आंतरिक सतह पर एक कोटिंग होती है जो प्रकाश को अच्छी तरह से दर्शाती है (आमतौर पर मैग्नीशिया)। गुब्बारे में एक बहुत पतला "नीचे" होना चाहिए, जो कम से कम फॉस्फोरस में प्रवेश करने वाले आयनकारी विकिरण को कमजोर करता है, और एक पारदर्शी निकास खिड़की जो इसे बाहरी वातावरण के प्रतिकूल प्रभावों से बचाता है। अंतर-गुब्बारा परावर्तन और फॉस्फोर-पीएमटी संक्रमण से उत्पन्न होने वाले ऑप्टिकल नुकसान को हर संभव तरीके से कम किया जाता है। दूसरे शब्दों में, जगमगाहट संसूचक अपने आप में एक ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरण है।

हमारे उद्योग द्वारा कई वर्षों से 10...15 मिमी से 100 मिमी और अधिक व्यास में "खिड़कियों" के साथ विभिन्न फॉस्फोरस, बड़े और छोटे मात्रा में स्किंटिलेटर का उत्पादन किया गया है। लेकिन अगर गीगर काउंटर अंततः हमारे लिए उपलब्ध हो गए (हालांकि खुली बिक्री में उनकी रिहाई चेरनोबिल के बाद कई और वर्षों तक बाधित रही), तो स्किंटिलेटर्स के साथ ऐसा नहीं हुआ ...

एक रेडियो शौकिया के लिए, तरल फास्फोरस के साथ जगमगाहट डिटेक्टर, जो खुद को बनाना आसान है, रुचि का हो सकता है। तालिका में। 1 उन पदार्थों की सूची है, जो xylene (एकाग्रता - कुछ ग्राम प्रति लीटर) में घुलने पर ऐसे फास्फोरस बन जाते हैं।

तालिका एक
ज़ाइलीन में घुले फॉस्फोरस की सापेक्ष रूपांतरण दक्षता (एंथ्रेसीन क्रिस्टल रूपांतरण दक्षता को एक इकाई के रूप में लिया जाता है)

पदार्थ	रूपांतरण दक्षता
अंगारिन	0,060
एंथ्राइलिक एसिड	0,15
डिफेनिलबुटाडीन	0,12
डिफेनिलहेक्साट्रिएन	0,14
ड्यूरेने	0,048
फ्लोरैन्थीन	0,075
मिथाइल पी-एमिटनोबेंजोएट	0,062
फिनाइल ए-नेफ्थाइलामाइन	0,23
पी-टेरफेनिल	0,48
श-टेरफेनिल	0,20
कार्बाज़ोल	0,12
फ्लोरीन	0,15
नेफ़थलीन	0,032
ए-नेफ्थाइलामाइन	0,17
पी-नेफ्थाइलामाइन	0,13
पाइरीन	0,086
स्टिलबीन	0,038

लेकिन तरल फास्फोरस जगमगाहट डिटेक्टर न केवल इसकी सादगी के लिए उल्लेखनीय है। यदि, उदाहरण के लिए, इस घोल में α-संदूषण का संदेहास्पद अनाज रखा जाता है, तो इसके संपर्क में फॉस्फोरस की सबसे पतली परत में हल्की चमक दिखाई देगी, जिसे आसानी से एक फोटोमल्टीप्लायर (की सतह से α-विकिरण) द्वारा पंजीकृत किया जा सकता है। एक गीजर काउंटर द्वारा जटिल विन्यास की एक वस्तु, सबसे अधिक संभावना है, बिल्कुल भी पता नहीं लगाया जा सकता है)।

एक जगमगाहट डिटेक्टर के साथ डॉसिमेट्रिक डिवाइस का इलेक्ट्रॉनिक हिस्सा रेडियो शौकिया के लिए कोई विशेष कठिनाई पेश नहीं करता है, देखें ………………… ...................