Der Szintillationszähler besteht aus zwei Komponenten, wie einem Szintillator (Phosphor) und einem photoelektronischen Multiplikator. In der Grundkonfiguration fügten die Hersteller diesem Zähler eine Quelle für elektrische Energie und eine Funkausrüstung hinzu, die eine Verstärkung und Registrierung von PMT-Impulsen bereitstellt. Die Kombination aller Elemente dieses Systems erfolgt häufig mit einem optischen System - einem Lichtleiter. Weiter unten in diesem Artikel werden wir das Funktionsprinzip eines Szintillationszählers betrachten.
Arbeitsmerkmale
Das Gerät eines Szintillationszählers ist ziemlich kompliziert, daher muss diesem Thema mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden. Die Funktionsweise dieses Geräts ist wie folgt.
Ein geladenes Teilchen tritt in das Gerät ein, wodurch alle Moleküle angeregt werden. Diese Objekte beruhigen sich nach einer gewissen Zeit und setzen dabei die sogenannten Photonen frei. Dieser ganze Vorgang ist notwendig, damit der Lichtblitz zustande kommt. Bestimmte Photonen passieren die Fotokathode. Dieser Prozess ist für das Auftreten von Photoelektronen notwendig.
Photoelektronen werden fokussiert und an sie abgegebenOriginal-Elektrode. Diese Aktion erfolgt aufgrund der Arbeit des sogenannten PMT. In der nachfolgenden Aktion erhöht sich die Anzahl derselben Elektronen um ein Vielfaches, was durch Elektronenemission erleichtert wird. Spannung ist die Folge. Außerdem erhöht es nur seine unmittelbare Wirkung. Die Dauer des Impulses und seine Amplitude am Ausgang werden durch die charakteristischen Eigenschaften bestimmt.
Was wird anstelle von Phosphor verwendet?
In diesem Apparat wurde ein Ersatz für ein Element wie Phosphor erfunden. Im Allgemeinen verwenden Hersteller:
- organische Kristalle;
- flüssige Szintillatoren, die auch organischer Art sein müssen;
- feste Szintillatoren aus Kunststoff;
- Gas-Szintillatoren.
Wenn man sich die Daten zur Phosphorsubstitution ansieht, sieht man, dass die Hersteller in den meisten Fällen nur organische Stoffe verwenden.
Hauptmerkmal
Es ist an der Zeit, über die Haupteigenschaft von Szintillationszählern zu sprechen. Zuallererst ist es notwendig, die Lichtleistung, die Strahlung, ihre sogenannte spektrale Zusammensetzung und die Dauer der Szintillation selbst zu notieren.
Beim Durchgang verschiedener geladener Teilchen durch den Szintillator entsteht eine bestimmte Anzahl von Photonen, die hier oder eine andere Energie tragen. Ein ziemlich großer Teil der erzeugten Photonen wird im Tank selbst absorbiert und zerstört. Statt Photonendie absorbiert wurden, werden andere Arten von Teilchen erzeugt, die Energie von etwas geringerer Natur darstellen. Als Ergebnis all dieser Aktionen entstehen Photonen, deren Eigenschaften ausschließlich für den Szintillator charakteristisch sind.
Lichtleistung
Betrachte als nächstes den Szintillationszähler und das Funktionsprinzip. Jetzt achten wir auf die Lichtleistung. Dieser Vorgang wird auch Umwandlungswirkungsgrad genannt. Die Lichtleistung ist das sogenannte Verhältnis der abgegebenen Energie zur Energiemenge des geladenen Teilchens, die im Szintillator verloren geht.
Bei dieser Aktion geht die durchschnittliche Anzahl von Photonen ausschließlich nach außen. Diese wird auch als Energie der mittleren Natur der Photonen bezeichnet. Jedes der im Gerät vorhandenen Teilchen bringt nicht die Monoenergetik hervor, sondern nur das Spektrum als kontinuierliches Band. Schließlich ist er es, der für diese Art von Arbeit charakteristisch ist.
Man muss auf das Wichtigste achten, denn dieses Photonenspektrum verlässt selbstständig den uns bekannten Szintillator. Wichtig ist, dass sie mit der spektralen Charakteristik des PMT übereinstimmt oder zumindest teilweise überlappt. Diese Überlappung von Szintillatorelementen mit unterschiedlicher Charakteristik wird ausschließlich durch den zwischen den Herstellern vereinbarten Koeffizienten bestimmt.
In diesem Koeffizienten geht das Spektrum des äußeren Typs oder das Spektrum unserer Photonen in die äußere Umgebung dieses Geräts. Heute gibt es so etwas wie „Szintillationseffizienz“. Es ist ein Vergleich des Gerätes mitandere PMT-Daten.
Dieses Konzept vereint mehrere Aspekte:
- Effizienz berücksichtigt die Anzahl unserer vom Szintillator emittierten Photonen pro absorbierter Energieeinheit. Dieser Indikator berücksichtigt auch die Empfindlichkeit des Geräts gegenüber Photonen.
- Die Wirksamkeit dieser Arbeit wird in der Regel durch Vergleich mit der Szintillationseffizienz des Szintillators bewertet, der als Standard gilt.
Verschiedene Szintillationsänderungen
Das Funktionsprinzip eines Szintillationszählers besteht auch aus dem folgenden nicht weniger wichtigen Aspekt. Die Szintillation kann gewissen Veränderungen unterworfen sein. Sie werden nach einem speziellen Gesetz berechnet.
Darin gibt I0 die maximale Intensität der betrachteten Szintillation an. Der Indikator t0ist ein konstanter Wert und bezeichnet die Zeit der sogenannten Dämpfung. Dieser Abfall gibt die Zeit an, in der die Intensität um bestimmte (e)-Zeiten in ihrem Wert abnimmt.
Zu beachten ist auch die Anzahl der sogenannten Photonen. Es wird in unserem Gesetz mit dem Buchstaben n bezeichnet.
Wo ist die Gesamtzahl der Photonen, die während des Szintillationsprozesses emittiert werden? Diese Photonen werden zu einem bestimmten Zeitpunkt emittiert und im Gerät registriert.
Phosphorarbeitsprozesse
Wie wir bereits geschrieben haben, Szintillationszählerauf der Grundlage der Arbeit eines solchen Elements wie Phosphor handeln. In diesem Element wird der Prozess der sogenannten Lumineszenz durchgeführt. Und es ist in mehrere Typen unterteilt:
- Die erste Art ist Fluoreszenz.
- Die zweite Art ist die Phosphoreszenz.
Diese beiden Arten unterscheiden sich hauptsächlich in der Zeit. Wenn das sogenannte Blinken in Verbindung mit einem anderen Prozess oder während einer Zeitspanne in der Größenordnung von 10-8 Sekunden auftritt, ist dies die erste Art von Prozess. Wie beim zweiten Typ ist hier das Zeitintervall etwas länger als beim vorherigen Typ. Diese zeitliche Diskrepanz entsteht, weil dieses Intervall der Lebensdauer eines Atoms in einem unruhigen Zustand entspricht.
Insgesamt hängt die Dauer des ersten Prozesses überhaupt nicht vom Ruhelosigkeitsindex dieses oder jenes Atoms ab, aber was den Ausgang dieses Prozesses betrifft, so ist es die Erregbarkeit dieses Elements, die ihn beeinflusst. Bemerkenswert ist auch, dass bei der Unruhe gewisser Kristalle die Rate des sogenannten Austritts etwas geringer ist als bei der Photoanregung.
Was ist Phosphoreszenz?
Zu den Vorteilen des Szintillationszählers gehört der Phosphoreszenzprozess. Unter diesem Begriff verstehen die meisten Menschen nur Lumineszenz. Daher werden wir diese Funktionen auf der Grundlage dieses Prozesses berücksichtigen. Dieser Prozess ist die sogenannte Fortsetzung des Prozesses nach Abschluss einer bestimmten Art von Arbeit. Die Phosphoreszenz von Kristallleuchtstoffen entsteht durch die Rekombination von Elektronen und Löchern, die während der Anregung entstanden sind. Mit SicherheitPhosphor-Objekte, ist es absolut unmöglich, den Prozess zu verlangsamen, da Elektronen und ihre Löcher in sogenannte Fallen geraten. Aus eben diesen Fallen können sie selbstständig freigesetzt werden, benötigen dafür aber wie andere Substanzen eine zusätzliche Energiezufuhr.
Die Dauer des Vorgangs hängt dabei auch von einer bestimmten Temperatur ab. Beteiligen sich auch andere Moleküle organischer Natur an dem Vorgang, so findet der Vorgang der Phosphoreszenz nur dann statt, wenn sie sich in einem metastabilen Zustand befinden. Und diese Moleküle können nicht in einen normalen Zustand übergehen. Nur in diesem Fall können wir die Abhängigkeit dieses Prozesses von der Geschwindigkeit und von der Temperatur selbst sehen.
Merkmale von Zählern
Hat einen Szintillationszähler Vor- und Nachteile, die wir in diesem Abschnitt betrachten werden. Zuerst werden wir die Vorteile des Geräts beschreiben, denn davon gibt es ziemlich viele.
Spezialisten weisen auf eine ziemlich hohe Rate an temporären Fähigkeiten hin. Im Laufe der Zeit überschreitet ein von diesem Gerät abgegebener Impuls zehn Sekunden nicht. Dies ist jedoch der Fall, wenn bestimmte Geräte verwendet werden. Dieser Zähler hat diesen Indikator um ein Vielfaches weniger als seine anderen Analoga mit unabhängiger Entladung. Dies trägt wesentlich zur Nutzung bei, da sich die Zählgeschwindigkeit um ein Vielfaches erhöht.
Die nächste positive Eigenschaft dieser Art von Zählern ist ein eher kleiner Indikator für einen späten Impuls. Ein solcher Vorgang wird jedoch erst durchgeführt, nachdem die Partikel den Registrierungszeitraum durchlaufen haben. es ist das gleicheermöglicht es Ihnen, die Zeit des Pulses dieses Gerätetyps direkt zu speichern.
Außerdem haben Szintillationszähler ein ziemlich hohes Maß an Registrierung bestimmter Teilchen, zu denen Neuronen und ihre Strahlen gehören. Um den Registrierungsgrad zu erhöhen, ist es zwingend erforderlich, dass diese Partikel mit den sogenannten Detektoren reagieren.
Produktion von Geräten
Wer hat den Szintillationszähler erfunden? Dies tat der deutsche Physiker Kalman Hartmut Paul 1947, und 1948 erfand der Wissenschaftler die Neutronenradiographie. Das Funktionsprinzip des Szintillationszählers erlaubt es, ihn in einer ziemlich großen Größe herzustellen. Dies trägt dazu bei, dass es möglich ist, die sogenannte hermetische Analyse eines ziemlich großen Energieflusses durchzuführen, der ultraviolette Strahlen enthält.
Es ist auch möglich, bestimmte Substanzen in das Gerät einzubringen, mit denen Neutronen recht gut wechselwirken können. Was natürlich seine unmittelbaren positiven Eigenschaften bei der Herstellung und zukünftigen Verwendung eines solchen Zählers hat.
Designtyp
Partikel des Szintillationszählers sorgen für seine hochwertige Leistung. Verbraucher haben folgende Voraussetzungen für den Betrieb des Gerätes:
- auf der sogenannten Fotokathode ist der beste Indikator für die Lichtsammlung;
- auf dieser Photokathode gibt es eine außergewöhnlich gleichmäßige Art der Lichtverteilung;
- unnötige Partikel im Gerät werden abgedunkelt;
- Magnetfelder haben keinerlei Einfluss auf den gesamten Trägerprozess;
- Koeffizient inin diesem Fall ist stabil.
Nachteile Szintillationszähler hat die minimalsten. Bei der Durchführung von Arbeiten ist unbedingt darauf zu achten, dass die Amplitude der Signalarten von Impulsen anderen Amplitudenarten entspricht.
Thekenverpackung
Der Szintillationszähler ist oft in einem Metallbehälter mit Glas auf einer Seite verpackt. Zusätzlich wird zwischen dem Behälter selbst und dem Szintillator eine Schicht aus Spezialmaterial angebracht, die das Eindringen von UV-Strahlen und Wärme verhindert. Kunststoffszintillatoren müssen nicht in versiegelten Behältern verpackt werden, jedoch müssen alle festen Szintillatoren an einem Ende ein Austrittsfenster haben. Es ist sehr wichtig, auf die Verpackung dieses Geräts zu achten.
Zählervorteile
Die Vorteile des Szintillationszählers sind folgende:
- Die Empfindlichkeit dieses Geräts ist immer auf höchstem Niveau, und seine direkte Wirksamkeit hängt direkt davon ab.
- Die Fähigkeiten des Instruments umfassen eine breite Palette von Diensten.
- Die Fähigkeit, zwischen bestimmten Teilchen zu unterscheiden, verwendet nur Informationen über ihre Energie.
Aufgrund der oben genannten Indikatoren übertraf dieser Zählertyp alle seine Konkurrenten und wurde zu Recht das beste Gerät seiner Art.
Es ist auch erwähnenswert, dass seine Nachteile eine sensible Wahrnehmung beinh altenÄnderungen einer bestimmten Temperatur sowie Umgebungsbedingungen.
