Stsintillatsiooniloendur koosneb kahest komponendist, nagu stsintillaator (fosfor) ja fotoelektroonilist tüüpi kordaja. Põhikonfiguratsioonis lisasid tootjad sellele loendurile elektri- ja raadioseadmete allika, mis võimaldab PMT-impulsse võimendada ja registreerida. Üsna sageli toimub selle süsteemi kõigi elementide kombineerimine optilise süsteemi - valgusjuhi abil. Artiklis käsitleme stsintillatsiooniloenduri tööpõhimõtet.
Tööomadused
Stsintsillatsiooniloenduri seade on üsna keeruline, seega tuleb sellele teemale rohkem tähelepanu pöörata. Selle seadme töö olemus on järgmine.
Seadmesse siseneb laetud osake, mille tulemusena ergastuvad kõik molekulid. Need objektid settivad teatud aja möödudes ja selles protsessis vabastavad nad nn footonid. Kogu see protsess on vajalik valgussähvatuse tekkeks. Teatud footonid liiguvad fotokatoodile. See protsess on vajalik fotoelektronide ilmumiseks.
Fotoelektronid on fokusseeritud ja edastatudoriginaal elektrood. See toiming toimub nn PMT töö tõttu. Järgnevas tegevuses suureneb nende samade elektronide arv mitu korda, mida soodustab elektronide emissioon. Tulemuseks on pinge. Lisaks suurendab see ainult selle vahetut mõju. Impulsi kestus ja selle amplituud väljumisel määratakse iseloomulike omadustega.
Mida kasutatakse fosfori asemel?
Selles aparaadis leiutati asendaja sellisele elemendile nagu fosfor. Üldiselt kasutavad tootjad:
- orgaanilist tüüpi kristallid;
- vedelstsintillaatorid, mis peavad samuti olema orgaanilist tüüpi;
- plastist valmistatud tahked stsintillaatorid;
- gaasistsintillaatorid.
Fosfori asendamise andmeid vaadates näete, et tootjad kasutavad enamasti ainult orgaanilisi aineid.
Peamine omadus
On aeg rääkida stsintillatsiooniloendurite peamistest omadustest. Kõigepe alt on vaja märkida valguse väljund, kiirgus, selle nn spektraalne koostis ja stsintillatsiooni kestus.
Erinevate laetud osakeste stsintillaatorist läbilaskmisel tekib teatud arv footoneid, mis kannavad siia või mõnda muud energiat. Üsna suur osa toodetud footonitest neeldub ja hävib paagis endas. Footonite asemelmis on imendunud, tekivad muud tüüpi osakesed, mis esindavad mõnevõrra väiksemat laadi energiat. Kogu selle tegevuse tulemusena tekivad footonid, mille omadused on iseloomulikud ainult stsintillaatorile.
Valgusväljund
Järgmisena kaaluge stsintillatsiooniloendurit ja selle tööpõhimõtet. Nüüd pöörame tähelepanu valguse väljundile. Seda protsessi nimetatakse ka konversioonitüüpi efektiivsuseks. Valguse väljund on nn väljatuleva energia suhe stsintillaatoris kaotatud laetud osakese energia hulka.
Selles toimingus läheb keskmine footonite arv ainult väljapoole. Seda nimetatakse ka footonite keskmise olemuse energiaks. Iga seadmes leiduv osake ei too esile monoenergeetikat, vaid ainult spektrit pideva ribana. Lõppude lõpuks on seda tüüpi töödele iseloomulik just tema.
Tuleb pöörata tähelepanu kõige tähtsamale, sest see footonite spekter lahkub iseseisv alt meile tuntud stsintillaatorist. On oluline, et see langeks kokku või vähem alt osaliselt kattuks PMT spektraalkarakteristikuga. Erinevate omadustega stsintillaatorielementide kattumine määratakse ainult tootjate poolt kokkulepitud koefitsiendiga.
Selles koefitsiendis läheb välise tüübi spekter või meie footonite spekter selle seadme väliskeskkonda. Tänapäeval on olemas selline asi nagu "stsintillatsiooni efektiivsus". See on seadme võrdlusmuud PMT andmed.
See kontseptsioon ühendab mitu aspekti:
- Tõhusus võtab arvesse meie footonite arvu, mida stsintillaator kiirgab neeldunud energiaühiku kohta. See indikaator võtab arvesse ka seadme tundlikkust footonite suhtes.
- Selle töö efektiivsust hinnatakse reeglina stsintillaatori stsintillatsioonitõhususega võrreldes, mida võetakse standardina.
Erinevad stsintillatsioonimuutused
Stsintillatsiooniloenduri tööpõhimõte koosneb ka järgmisest mitte vähem olulisest aspektist. Stsintillatsiooni võib teatud muudatusi teha. Need arvutatakse eriseaduse järgi.
Selles tähistab I0 stsintillatsiooni maksimaalset intensiivsust, mida me kaalume. Mis puutub indikaatorisse t0- see on konstantne väärtus ja see tähistab nn sumbumise aega. See vähenemine näitab aega, mille jooksul intensiivsuse väärtus väheneb teatud (e) korda.
Samuti tuleb tähelepanu pöörata nn footonite arvule. Seda tähistatakse meie seaduses tähega n.
Kus on stsintillatsiooniprotsessi käigus emiteeritud footonite koguarv. Need footonid eralduvad teatud ajahetkel ja registreeritakse seadmes.
Fosfori tööprotsessid
Nagu me varem kirjutasime, stsintillatsiooniloenduridtegutseda sellise elemendi nagu fosfor töö põhjal. Selles elemendis viiakse läbi niinimetatud luminestsentsi protsess. Ja see on jagatud mitmeks tüübiks:
- Esimene tüüp on fluorestsents.
- Teine liik on fosforestsents.
Need kaks liiki erinevad peamiselt ajaliselt. Kui niinimetatud vilkumine toimub koos mõne muu protsessiga või ajavahemikul 10-8 sekundit, on see esimest tüüpi protsess. Mis puudutab teist tüüpi, siis siin on ajavahemik mõnevõrra pikem kui eelmisel tüübil. See ajaline lahknevus tuleneb sellest, et see intervall vastab aatomi elueale rahutus olekus.
Kokkuvõttes ei sõltu esimese protsessi kestus üldse selle või teise aatomi rahutuse indeksist, kuid mis puudutab selle protsessi väljundit, siis selle elemendi erutuvus mõjutab seda. Märkimist väärib ka tõsiasi, et teatud kristallide rahutuse korral on nn väljumise kiirus mõnevõrra väiksem kui fotoergastuse korral.
Mis on fosforestsents?
Stsintsillatsiooniloenduri eeliste hulka kuulub fosforestsentsprotsess. Selle kontseptsiooni kohaselt mõistab enamik inimesi ainult luminestsentsi. Seetõttu käsitleme neid funktsioone selle protsessi põhjal. See protsess on protsessi nn jätk pärast teatud tüüpi töö lõpetamist. Kristallluminofooride fosforestsents tekib ergastamisel tekkinud elektronide ja aukude rekombinatsioonil. Teatudfosforiobjektide puhul on protsessi täiesti võimatu aeglustada, kuna elektronid ja nende augud satuvad nn lõksudesse. Nendest lõksudest võivad nad ise vabaneda, kuid selleks peavad nad, nagu ka teised ained, saama täiendavat energiavarustust.
Sellega seoses sõltub protsessi kestus ka konkreetsest temperatuurist. Kui protsessis osalevad ka teised orgaanilise iseloomuga molekulid, siis fosforestsentsprotsess toimub ainult siis, kui nad on metastabiilses olekus. Ja need molekulid ei saa normaalsesse olekusse minna. Ainult sel juhul näeme selle protsessi sõltuvust kiirusest ja temperatuurist endast.
Loendurite omadused
Sellel on stsintillatsiooniloenduri eelised ja puudused, mida käsitleme selles jaotises. Kõigepe alt kirjeldame seadme eeliseid, sest neid on päris palju.
Spetsialistid tõstavad esile üsna kõrget ajutise võimekuse määra. Aja jooksul ei ületa selle seadme üks impulss kümmet sekundit. Kuid see on nii, kui kasutatakse teatud seadmeid. Sellel loenduril on see indikaator mitu korda vähem kui selle teistel analoogidel, millel on sõltumatu tühjendus. See aitab oluliselt kaasa selle kasutamisele, sest loenduskiirus suureneb mitu korda.
Seda tüüpi loendurite järgmine positiivne kvaliteet on üsna väike näitaja hilise impulsi kohta. Kuid selline protsess viiakse läbi alles pärast seda, kui osakesed on registreerimisperioodi läbinud. see on samavõimaldab teil otse salvestada seda tüüpi seadme impulsi aega.
Samuti on stsintillatsiooniloendurid teatud osakeste, sealhulgas neuronite ja nende kiirte registreerimisel üsna kõrgel tasemel. Registreerimise taseme tõstmiseks on hädavajalik, et need osakesed reageeriksid nn detektoritega.
Seadmete tootmine
Kes leiutas stsintillatsiooniloenduri? Seda tegi 1947. aastal saksa füüsik Kalman Hartmut Paul ja 1948. aastal leiutas teadlane neutronradiograafia. Stsintillatsiooniloenduri tööpõhimõte võimaldab seda toota üsna suures mahus. See aitab kaasa asjaolule, et on võimalik läbi viia üsna suure energiavoo nn hermeetiline analüüs, mis hõlmab ultraviolettkiirgust.
Seadmesse on võimalik sisestada ka teatud aineid, millega neutronid saavad päris hästi suhelda. Sellel on loomulikult oma vahetud positiivsed omadused seda laadi loenduri valmistamisel ja edaspidisel kasutamisel.
Disaini tüüp
Stsintsillatsiooniloenduri osakesed tagavad selle kõrgekvaliteedilise jõudluse. Tarbijatel on seadme kasutamisel järgmised nõuded:
- nn fotokatoodil on valguse kogumise parim indikaator;
- sellel fotokatoodil on erakordselt ühtlane valgusjaotus;
- ebavajalikud osakesed seadmes on tumenenud;
- magnetväljad ei mõjuta absoluutselt kogu kandeprotsessi;
- koefitsient sissesel juhul on stabiilne.
Puudused stsintillatsiooniloenduril on kõige minimaalsem. Tööde tegemisel tuleb kindlasti jälgida, et impulsside signaalitüüpide amplituud vastaks teist tüüpi amplituudidele.
Letipakend
Stsintsillatsiooniloendur on sageli pakendatud metallanumasse, mille ühel küljel on klaas. Lisaks asetatakse konteineri enda ja stsintillaatori vahele spetsiaalsest materjalist kiht, mis takistab ultraviolettkiirte ja kuumuse sisenemist. Plastist stsintillaatoreid ei pea pakkima suletud mahutitesse, kuid kõigil tahketel stsintillaatoritel peab ühes otsas olema väljapääsuaken. Väga oluline on pöörata tähelepanu selle seadme pakendile.
Arvesti eelised
Stsintsillatsiooniloenduri eelised on järgmised:
- Selle seadme tundlikkus on alati kõrgeimal tasemel ja sellest sõltub otseselt selle tõhusus.
- Instrumendi võimalused hõlmavad laias valikus teenuseid.
- Teatud osakeste eristamise võime kasutab ainult teavet nende energia kohta.
Eelnimetatud näitajate tõttu edestasid seda tüüpi arvestid kõiki oma konkurente ja sai õigusega parimaks omataoliseks seadmeks.
Samuti väärib märkimist, et selle puuduste hulka kuulub tundlik tajuteatud temperatuuri muutused ja ka keskkonnatingimused.
