Бекітемін Физика кафедрасының меңгерушісі Косов В. Н. 2019 ж. «Атом, атом ядросы және қатты дене физикасы»
жүктеу/скачать 5,44 Mb.
|
5 АТОМНАЯ ФИЗИКА КАЗ лаб 2019 дайын
| Конверсиялық эффективтілік – бұл жарықтың жарқ ету энергиясының сцинтилляторда жоғалған зарядталған бөлшек энергиясына қатынасы. Конверсиялық эффективтілік зарядталған бөлшек энергиясының сцинтиллятор арқылы жарық энергиясына түрлену эффективтілігін сипаттайды. Сцинтиллятордан шығарылған жарық мөлшері жарықтың шығуымен сипатталады. Жарықтың шығуы – бұл люминесценция фотондарының орташа саны энергиясының сцинтилляторда иондалған бөлшекпен жоғалған энергияға қатынасы. Конверсиялық эффективтілік сцинтиллятордың типіне және сапасына байланысты және қарапайым қолданыстағы сцинтиллятор үшін бұл диапазон бірнеше пайыздан оңдаған пайыз аралығында жатыр. Жұтылу мен шығару жолақтары арасындағы болмашы айқасу сцинтиллятордың меншікті сәулесіне жақсы мөлдірлікті қамтамасыз етеді. Көп жағдайларда жарқ ету интенсивтілігі уақыт өтуімен экспонента заңымен азаяды:
(1) мұндағы интенсивтілік есе азаятын уақыт, ол жарқыраудың ұзақтығын сипаттайды және сцинтиллятордың жарқ ету уақыты деп аталады. Сцинтиллятордың негізгі қасиеттері қозу және жарқ ету механизмдерімен анықталады. Осы көзқарас бойынша сцинтиллизациялайтын заттарды 3 топқа бөлуге болады: органикалық емес кристалдар ( , , ), органикалық байланыстар және газдар. 1-кестеде кеңінен қолданылатын және элементтері арқылы активтендірілген қатты денелі сцинтилляторлардың негізгі сипаттамалары келтірілген. 1-кесте. Сцинтилляторлардың негізгі көрсеткіштері
Сәулелену спектрі кристалдың құрылымына тәуелді. Әр түрлі ақаулар мен қоспаларға негізделген кристалл құрылымының өзгерісі кезінде рұқсат етілмеген зонада локальды энергетикалық деңгейлер пайда болуы мүмкін. Активатор атомдарын енгізу валентті зонаға жақын жатқан локальды деңгейлерді жасайды. Егер бұл деңгейлер бос болса, онда өткізгіштік зонасында қозғалған электрондар сол деңгейлерге келуі мүмкін. Егер осы деңгейден валентті зонаға ауысу рұқсат етілсе, онда толқын ұзындығы жұтылу спектріне қарағанда ұзынырақ сәулелену пайда болады. Сонымен, активатор сәулелену спектрін толқын ұзындықтың үлкею бағытына қарай ығыстыруға және жарқырау интенсивтілігінің артуына әкеледі. Бұл жұмыста монокристалынан жасалған сцинтиллятор қолданады. Ол цилиндр пішінді және жарықты өткізбейтін, сцинтилляторға механикалық қорғауды қамтамасыз ететін арнайы қорапта орналасқан (1-сурет). Бұл сцинтиллятор гигроскопиялық (ылғал тартқыш) болғандықтан кристалының қорабы герметикалық (саңылаусыз, ауа кірмейтін); кристалл жарықты шағылыстыратын қабатымен қоршалған. Қораппен қапталған сцинтиллятор фотоэлектронды көбейткіш фотокатодына орналастырылады. Жақсы оптикалық контакт болу үшін сцинтиллятор мен фотокатод арасына вазелин майы жұқалап жағылады. 1-сурет. Стандартты қораптағы кристалы: 1 - кристаллы; 2 - ұнтағы; 3 – aлюминийден жасалған контейнер; 4 – шыныдан жасалған шығыс Фотокөбейткіш. Фотоэлектронды көбейткіш (ФЭК) – екінші ретті эмиссия құбылысына негізделген бірнеше рет күшейткіші бар фотоэлемент. Фотоэлектронды көбейткіш фотокатодтан, фокустайтын құрылғыдан, бірнеше эмиттерден (динодтардан) және анодтан тұрады. Фотокөбейткіштің барлық электродтары жоғары вакуумы бар баллонға орналастырылған. Мысалы: ФЭУ-93 фотокөбейткішінде 14 электрод бар: фотокатод (2), фокустайтын диафрагма (3), он бір эмиттер (5) және анод (6) (2- сурет). Фотокөбейткіштерде көбіне оттегімен активтендірілген сурьма-цезийлі фотокатод қолданылады. Фотокатод ФЭК-тің шыны баллонының бүйір қабырғасының ішкі жағына жұқа, жартылай мөлдір қабат түрінде жағылған. Ультракүлгінге жақын аумақта ФЭК-тің сезімталдығын арттыру үшін бүйір қабырғаның ішкі жағы увиолов шыныдан жасаған. Бұл катодтар өте жоғары сезімталдыққа ие (~50 мкА/лм). Бұл сезімталдылық фотокатодқа түсетін әрбір жүз жарық квантынан орташа алғанда одан 10 электрон ыршып шығуына сәйкес келеді. Жоғары сезімталдылықтың спектрлік аумағы мына аралықта жатыр: 3500-5500 . 2-сурет. Сцинтилляциялық детектордың схемасы: 1 - сцинтиллятор; 2 -фотокатод; 3 - диафрагма; 4 - ФЭК корпусы; 5 - динодтар; 6 - анод; 7 – кернеуді бөлгіш Эмиттер мен анод металдан жасалған. Екінші ретті эмиссия шығару коэффициентін жоғарлату үшін эмиттерлерді электрондарының шығу жұмысы аз заттың пленкасымен жабылған. ФЭК-те электрондар үдетіледі және электрондар конфигурациясы мен ондағы потенциалдардың таралуы арқылы анықталатын электростатикалық өріс арқылы фокусталады. Фотокатодқа түскен жарық квантары фотоэффект тудырады. Осы кезде пайда болған фотоэлектрондар эмиттердің электр өрісіне түсіп, үдейді де, бірінші эмиттерде фокусталады. Бірінші эмиттерге электрондардың соқтығысуынан екінші ретті эмиссия пайда болады. Бірінші эмиттерден ыршып шыққан электрондар келесі электродтар арасындағы аралықта үдетіледі және екінші эмиттерге келіп түскеннен кейін өз кезегінде екінші эмиттерде екінші ретті эмиссияны тудырады және тағы солай жалғаса береді. Сонымен, эмиттерден эмиттерге жеткен электрондар саны тасқын тәрізді өсе береді. Соңғы эмиттердегі электрондар фотокөбейткіштің анодында жиналады. Егер әрбір эмиттердегі екінші ретті эмиссияның коэффициенті болса, онда көбейткіштің күшейткіш коэффициенті мынадай болады: (2) мұндағы фотокатодтан бірінші эмиттерге электрондардың толық жиналмауын есептейтін, бірден кіші көбейткіш; эмиттерлер саны. ФЭУ-93 типті көбейткіш үшін жұмыстық режимде , бұл тең күшейткіш коэффициентіне сәйкес келеді. (2)-өрнекте мәні барлық эмиттерлер үшін бірдей деп қабылданған және бұл олардың арасындағы потенциалдардың бірқалыпты таралуы жағдайында орындалады. Екінші ретті эмиссия коэффициентінің шамасы ФЭк-тің қоректендіру кернеуіне тәуелді: бөлгіштегі кернеудің артуымен коэффициенті тез өседі. Бұл тәуелділік үлкен үдетуші кернеулер аумағында мына өрнекпен ұсынылуы мүмкін (3) мұндағы көршілес динодтар арасына берілген үдетуші кернеу, ал мен тұрақтылар. жүктеу/скачать 5,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|