Коммерциялық емес акционердік қоғам
Сцинтилляциялық есептегіштердің құрылысы
жүктеу/скачать 148,98 Kb.
|
stud.kz-104334
- Бұл бет үшін навигация:
- Актон Д.Р. Газоразрядные приборы с холодным катодом. М.;Л.: Энергия, 1965.
- Кноль М., Эйхмейхер И. Техническая электроника Т. 2. М.: Энергия, 1971.
| 2.4. Сцинтилляциялық есептегіштердің құрылысы
Сцинтилляциялық есептегіштерді құрастыруға келесі талаптар қойылады: - фотокатодтағы сцинтилляциялық жарықтың ең жақсы коллекциясы; - фотокатод бойынша жарықтың біркелкі таралуы; - бөгде көздер сәулесінен қараңғылану; - магнит өрістерінің әсерінің болмауы; - PMT тұрақтылыққа ие болады. Сцинтилляциялық санауыштармен жұмыс істеу кезінде сигнал импульсі амплитудасының шу импульсінің амплитудасына ең үлкен арақатынасына қол жеткізу қажет, бұл сцинтилляторда пайда болатын жыпылықтау қарқындылығын оңтайлы қолдануға мәжбүр етеді. Әдетте сцинтиллятор металл контейнерге салынып, бір шеті жалпақ әйнекпен жабылады. Контейнер мен сцинтиллятор арасында материал қабаты орналастырылған, ол жарықты шағылыстырады және оның толық шығуына ықпал етеді. Магний оксиді (0,96), титан диоксиді (0,95), гипс (0,85-0,90) ең шағылысады; алюминий (0,55-0,85) да қолданылады. Гигроскопиялық сцинтилляторларды мұқият орауға ерекше назар аудару керек. Мысалы, көбінесе NaJ (Tl) фосфоры өте гигроскопиялық болып табылады және ылғал оған енген кезде сарғайып, сцинтилляциялық қасиеттерін жоғалтады. Пластикалық сцинтилляторларды жабық ыдысқа салудың қажеті жоқ, бірақ жарық жиналуын арттыру үшін сцинтилляторды шағылыстырғышпен қоршауға болады. Барлық қатты сцинтилляторлардың ұштарының бірінде ПМТ фотокатодына қосылған шығу терезесі болуы керек. Қосылыста сцинтилляциялық жарықтың қарқындылығында айтарлықтай шығындар болуы мүмкін. Мұндай ысыраптарды болдырмау үшін сцинтиллятор мен ПМТ арасында канадалық бальзам, минералды немесе силикон майлары енгізіліп, оптикалық байланыс пайда болады. Кейбір тәжірибелерде, мысалы, вакуумда, магнит өрістерінде, иондаушы сәулеленудің күшті өрістерінде өлшеу кезінде сцинтилляторды фотомультипликатор түтігінің фотокатодына тікелей орналастыруға болмайды. Мұндай жағдайларда сцинтиллятордан фотокатодқа жарық беру үшін жарық бағыттағышы қолданылады. Люцит, плексигласс, полистирол сияқты мөлдір материалдардан жасалған жылтыратылған шыбықтар, сондай-ақ мөлдір сұйықтықпен толтырылған металл немесе плексиглас түтікшелері жарық бағыттаушылары ретінде қолданылады. Оптикалық талшықтағы жарықтың жоғалуы оның геометриялық өлшемдеріне және материалға байланысты. Кейбір тәжірибелерде қисық жарық бағыттағыштарын қолдану қажет. Қисықтық радиусы үлкен жарық бағыттағыштарды қолданған дұрыс. Жеңіл бағыттаушылар сонымен қатар әртүрлі диаметрлі сцинтилляторлар мен ПМТ жұптастыруға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда конус тәрізді жарық бағыттаушылары қолданылады. Фототүсіргіш түтік сұйық сцинтиллятормен немесе жарық бағыттағыш арқылы немесе сұйықтықпен тікелей жанасу арқылы қосылады. 6-суретте сұйық сцинтиллятормен біріктірілген фототүсіргіштің мысалы келтірілген. Әр түрлі жұмыс режимдерінде ПМТ 1000-нан 2500 В-қа дейінгі кернеумен қамтамасыз етіледі. РМТ күші кернеуге өте тәуелді болғандықтан, қоректену тогының көзі жақсы тұрақтандырылуы керек. Сонымен қатар, өзін-өзі тұрақтандыру мүмкін. PMT кернеуді бөлгіштен қуат алады, бұл әр электродқа сәйкес потенциалды беруге мүмкіндік береді. Қуат көзінің теріс полюсі фотокатодқа және бөлгіштің бір ұшына қосылған. Бөлгіштің оң полюсі және екінші ұшы жерге негізделген. Бөлгіштің кедергілері РМТ жұмысының оңтайлы режимі жүзеге асырылатын етіп таңдалады. Үлкен тұрақтылық үшін бөлгіш арқылы өтетін ток шамасы РМТ арқылы өтетін электронды токтардан гөрі үлкен болуы керек. Сурет: 3. Фототүсіргішті сұйық сцинтиллятормен байланыстыру. 1 - сұйық сцинтиллятор; 2 - PMT; 3 - жеңіл қорғаныс қабығы. Сцинтилляциялық санауыш импульстік режимде жұмыс істегенде, фотомультипликатордың шығуында қысқа (~ 10-8 сек) импульстар пайда болады, олардың амплитудасы бірнеше бірлік немесе бірнеше ондаған вольт болуы мүмкін. Бұл жағдайда соңғы динодтардағы потенциалдар күрт өзгеріске ұшырауы мүмкін, өйткені бөлгіш арқылы өтетін ток каскадтан электронды зарядты толтыруға уақыт ала алмайды. Осындай ықтимал ауытқуларды болдырмау үшін бөлгіштің соңғы бірнеше кедергілері конденсаторлармен ажыратылады. Динодтардағы потенциалдарды таңдау арқылы осы динодтардағы электрондарды жинауға қолайлы жағдайлар жасалады, яғни. оңтайлы режимге сәйкес белгілі бір электронды-оптикалық жүйе жүзеге асырылады. Электрондық-оптикалық жүйеде электронның траекториясы берілген электронды-оптикалық жүйені құрайтын барлық электродтардағы потенциалдардың пропорционалды өзгеруіне тәуелді емес. Сонымен, мультипликаторда қорек кернеуі өзгерген кезде оның күшейту коэффициенті ғана өзгереді, бірақ электронды-оптикалық қасиеттері өзгеріссіз қалады. Фотомультипликатор динодтарындағы потенциалдардың пропорционалды емес өзгеруімен пропорционалдылық бұзылған аймақта электрондарды фокустау шарттары өзгереді. Бұл жағдай PMT күшейтуді өзін-өзі тұрақтандыру үшін қолданылады. Осы мақсатта әлеует Сурет: 4. Бөлгіш тізбектің бөлігі. алдыңғы динодтың потенциалына қатысты динодтардың біреуі қосымша аккумулятор көмегімен немесе қосымша тұрақтандырылған бөлгіштің көмегімен тұрақты күйге келтіріледі. 7-суретте D5 және D6 (Ub = 90 V) динодтары арасында қосымша аккумулятор қосылған бөлгіш тізбектің бөлігі көрсетілген. Өзін-өзі тұрақтандырудың ең жақсы әсерін алу үшін R 'кедергі мәнін таңдау керек. Әдетте R 'R-ден 3-4 есе үлкен болады. Қорытынды Гейгер-Мюллер есептегішін кеңінен қолдану оның жоғары сезімталдығымен, әр түрлі сәулеленуді тіркеуге қабілеттілігімен және қондырғының салыстырмалы қарапайымдылығымен және арзан болуымен түсіндіріледі. Есептегішті 1908 жылы Гейгер ойлап тауып, Мюллер жетілдірген. Цилиндрлік Гейгер-Мюллер есептегіші металл түтікшеден немесе ішінен металдандырылған әйнек түтікшеден және цилиндр осі бойымен созылған жұқа металл жіптен тұрады. Жіп анод, түтік катод ретінде қызмет етеді. Түтік сирек кездесетін газбен толтырылған, көп жағдайда асыл газдар - аргон және неон қолданылады. Катод пен анод арасында 400 В шамасында кернеу пайда болады.Көп метрлерде шамамен 360-тан 460 В-қа дейін жатқан плато деп аталады, бұл диапазонда аз кернеу ауытқулары санау жылдамдығына әсер етпейді. Есептегіштің жұмысы соққы ионизациясына негізделген.Есептегіштің қабырғаларына соғылған және одан электрондарды құлатқан радиоактивті изотоп шығаратын Γ-кванттар. Газда қозғалатын және газ атомдарымен соқтығысатын электрондар атомдарды электрондарды шығарып, оң иондар мен бос электрондар түзеді. Катод пен анод арасындағы электр өрісі электрондарды әсер ететін иондану басталатын энергияға дейін үдетеді. Иондардың көшкіні пайда болады, ал есептегіш арқылы өтетін ток күрт көтеріледі. Бұл жағдайда R кедергісінде кернеу импульсі пайда болады, ол тіркеуші құрылғыға беріледі. Есептегіш оған енген келесі бөлшектерді тіркей алуы үшін, қар көшкінін сөндіру керек. Бұл автоматты түрде болады. Қазіргі кезде импульс пайда болады, R кедергісі бойынша кернеудің үлкен төмендеуі пайда болады, сондықтан анод пен катод арасындағы кернеу күрт төмендейді - разряд тоқтап, есептегіш қайтадан жұмысқа дайын болады. Есептегіштің маңызды сипаттамасы - оның тиімділігі. Есептегішке соғылған барлық γ-фотондар екінші реттік электрондар бере алмайды және тіркелмейді, өйткені γ-сәулелерінің заттармен әсерлесу әрекеттері салыстырмалы түрде сирек кездеседі, ал екінші реттік электрондардың бір бөлігі құрылғының қабырғаларында газ көлеміне жетпей сіңеді. Есептегіштің тиімділігі санауыш қабырғаларының қалыңдығына, олардың материалына және γ-сәулелену энергиясына байланысты. Ең тиімдісі санауыштар, олардың қабырғалары үлкен атомдық нөмірі Z болатын материалдан жасалған, себебі бұл екінші электрондардың түзілуін күшейтеді. Сонымен қатар, есептегіштің қабырғалары жеткілікті қалың болуы керек. Есептегіштің қабырға қалыңдығы оның теңдігі шартынан қабырға материалындағы екінші реттік электрондардың орташа еркін жолына дейін таңдалады. Қабырғаның үлкен қалыңдығымен екінші реттік электрондар есептегіштің жұмыс көлеміне өтпейді және ток импульсі болмайды. Γ-сәулелену заттармен әлсіз әрекеттесетіндіктен, γ-есептегіштердің ПӘК-і әдетте төмен және тек 1-2% құрайды. Гейгер-Мюллер есептегішінің тағы бір кемшілігі - бұл бөлшектерді анықтауға және олардың энергиясын анықтауға мүмкіндік бермейді. Бұл кемшіліктер сцинтилляциялық есептегіштерде жоқ. Көрнекі сцинтилляция әдісі уақыт бірлігінде бөлшектердің өте аз санын тіркеуге мүмкіндік береді. Сцинтилляцияларды санаудың ең жақсы шарттары олардың саны минутына 20 мен 40 аралығында болған кезде алынады. Әрине, сцинтилляция әдісі субъективті болып табылады, ал нәтижелер сол немесе басқа дәрежеде экспериментатордың жеке қасиеттеріне байланысты. Кемшіліктеріне қарамастан визуалды сцинтилляция әдісі ядролық және атомдық физиканың дамуында үлкен рөл атқарды. Оның көмегімен Резерфорд а-бөлшектерін атомдармен шашыраңқы етіп тіркеді. Дәл осы эксперименттер Резерфордты ядроны ашуға жетелеген. Алғаш рет көрнекі әдіс азот ядроларынан а-бөлшектермен бомбаланған кезде шығарылған жылдам протондарды анықтауға мүмкіндік берді, яғни. алғашқы жасанды ядролық бөліну. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі Актон Д.Р. Газоразрядные приборы с холодным катодом. М.;Л.: Энергия, 1965.Каганов И.Л. Ионные приборы. М.: Энергия, 1972.Кацнельсон Б.В., Калугин А.М., Ларионов А.С. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы: Справочник. М.: Радио и связь, 1985.Кноль М., Эйхмейхер И. Техническая электроника Т. 2. М.: Энергия, 1971.Сидоренко В.В. Детекторы ионизирующих излучений: Справочник. Л.: Судостроение, 1989жүктеу/скачать 148,98 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|