Сцинтилляционные детекторы ионизирующего излучения

Детекторы импульсных ионизирующих излучений

Сцинтилляционные детекторы ионизирующего излучения

Скачать рекламный проспект pdf, 0.478 Мб

Детекторы сцинтилляционные ССДИ8М

Детекторы ССДИ8М (ССДИ8М-01, ССДИ8М-02, ССДИ8М-03) относятся к средствам измерений специального назначения (свидетельство RU.C.38.046.A №44828) и предназначены для регистрации импульсного гамма-излучения с плотностью потока от 107 до 1014 квант/см2·с.

В состав детекторов входят: умножитель фотоэлектронный СНФТ3 (для исполнений ССДИ8М и ССДИ8М-02) или СНФТ5 (для исполнений ССДИ8М-01 и ССДИ8М-03); пластмассовый сцинтиллятор размером Ø50×100 мм2; комплект ЗИП. Регулировка чувствительности детекторов осуществляется с помощью светофильтров из комплекта ЗИП.

Условия эксплуатации детекторов: температура окружающей среды от минус 30°С до плюс 50°С; относительная влажность до 98% при температуре 25°С.

Технические характеристики

ССДИ8М(ССДИ8М-02) ССДИ8М-01(ССДИ8М-03)
Максимальная чувствительность к гамма-излучению Еγ=1,25 МэВ, А·см2·с/квант, не менее 10-10 10-12
Диапазон регулировки чувствительности, раз, не менее 100 100
Максимальный линейный ток в импульсе, А, не менее 2,5 2,5
Временное разрешение (0,5), нс, не более 10 10
Длительность регистрируемого импульса, мкс, не более 3 (20) 3 (20)
Суммарная погрешность преобразования в рабочих условиях, % (при Р=0,95), не более ±30 ±30
Напряжение питания, кВ минус 4,0 минус 3,3
Полярность выходного сигнала отрицательная отрицательная
Масса, кг, не более 2,6 2,5
Габаритные размеры, мм, не более Ø110×420 Ø110×400

Двухканальный высокочувствительный сцинтилляционный детектор ССДИ34

Детектор относится к средствам измерений специального назначения (сертификат RU.С.38.046.А №17290) и предназначен для регистрации импульсного гамма-, нейтронного излучений в диапазоне плотностей потока от 105 до 1010 част./см2·с.

Для снижения уровня статистических флуктуаций выходного тока при регистрации излучения малой интенсивности в детекторе используется пластмассовый сцинтиллятор большого объема.

В состав детектора входят: два умножителя фотоэлектронных ФЭУ-139; пластмассовый сцинтиллятор размером Ø150×400 мм2. Регулировка чувствительности детектора осуществляется изменением напряжения питания ФЭУ-139 и с помощью набора светофильтров из комплекта ЗИП.

Условия эксплуатации детектора: температура окружающей среды от минус 10°С до плюс 40°С; относительная влажность до 98% при температуре 25°С.

Технические характеристики

Максимальная чувствительность, А·см2·с/част., не менее: – к гамма-излучению Еγ=1,25 МэВ- к нейтронному излучению Ен=14,5 МэВ 4·10-91,5·10-8
Диапазон регулировки чувствительности, раз, не менее 200×2
Максимальный линейный ток в импульсе, А, не менее 0,3
Временное разрешение (0,5), нс, не более 35
Длительность регистрируемого импульса, мкс, не более 100
Суммарная погрешность преобразования в рабочих условиях, % (при Р=0,95), не более ±25
Напряжение питания, кВ минус (1,6-2,0)
Полярность выходного сигнала отрицательная
Масса, кг, не более 13
Габаритные размеры, мм, не более Ø170×810

Высокочувствительный сцинтилляционный детектор ССДИ35

Детектор относится к средствам измерения специального назначения (свидетельство RU.С.38.046.А №44829) и предназначен для регистрации импульсных потоков гамма-, нейтронного излучений в диапазоне плотностей потока от 106 до 1011 част./см2·с.

В состав детектора входят: умножитель фотоэлектронный СНФТ3-01; пластмассовый сцинтиллятор размером Ø63×63 мм2; съемный свинцовый колпак. Регулировка чувствительности детектора осуществляется шунтированием динодов СНФТ3-01 и с использованием набора светофильтров из ЗИП.

Условия эксплуатации детектора: температура окружающей среды от минус 10°С до плюс 40°С; относительная влажность до 98% при температуре 25°С.

Технические характеристики

Максимальная чувствительность, А·см2·с/част., не менее: – к гамма-излучению Еγ=1,25 МэВ- к нейтронному излучению Ен=14,5 МэВ 10-92·10-9
Диапазон регулировки чувствительности, раз, не менее 100
Максимальный линейный ток в импульсе, А, не менее 1,0
Временное разрешение (0,5), нс, не более 25
Длительность регистрируемого импульса, мкс, не более 30
Суммарная погрешность преобразования в рабочих условиях, % (при Р=0,95), не более ±30
Напряжение питания, кВ минус 4,0
Полярность выходного сигнала отрицательная и положительная
Масса, кг, не более 2,5
Габаритные размеры, мм, не более Ø115×475

Трехканальный высокочувствительный сцинтилляционный детектор ССДИ36

Детектор предназначен для регистрации импульсного гамма-, нейтронного излучений в диапазоне плотностей потока от 105 до 1011 част./см2·с.

Для снижения уровня статистических флуктуаций выходного тока при регистрации излучения малой интенсивности в детекторе используется пластмассовый сцинтиллятор большого объема.

В состав детектора входят: три умножителя фотоэлектронных ФЭУ-97; пластмассовый сцинтиллятор размером Ø120×100 мм2; встроенный светодиод для проверки функционирования детектора и съемный свинцовый колпак.

Регулировка чувствительности детектора осуществляется шунтированием динодов ФЭУ-97 и с помощью набора светофильтров из комплекта ЗИП.
Условия эксплуатации детектора: температура окружающей среды от минус 10°С до плюс 40°С; относительная влажность до 98% при температуре 25°С.

Технические характеристики

Максимальная чувствительность, А·см2·с/част., не менее: – к гамма-излучению Еγ=1,25 МэВ- к нейтронному излучению Ен=14,5 МэВ 2·10-97·10-9
Диапазон регулировки чувствительности, раз, не менее 150×3
Максимальный линейный ток в импульсе, А, не менее 0,4
Временное разрешение (0,5), нс, не более 25
Длительность регистрируемого импульса, мкс, не более 30
Суммарная погрешность преобразования в рабочих условиях, % (при Р=0,95), не более ±25
Напряжение питания, кВ минус 2,3
Полярность выходного сигнала отрицательная
Масса, кг, не более 4
Габаритные размеры, мм, не более Ø140×300

Малогабаритный высокочувствительный сцинтилляционный детектор ССДИ37

Детектор относится к средствам измерения специального назначения (свидетельство RU.С.38.046.А №35317) и предназначен для регистрации импульсного гамма-, нейтронного излучений в диапазоне плотностей потока от 106 до 1011 част./см2·с.

В состав детектора входят: умножитель фотоэлектронный ФЭУ-97; пластмассовый сцинтиллятор размером Ø63×63 мм2; встроенный светодиод для проверки функционирования детектора и съемный свинцовый колпак. Регулировка чувствительности детектора осуществляется шунтированием динодов ФЭУ-97 и с помощью набора светофильтров из комплекта ЗИП.

Условия эксплуатации детектора: температура окружающей среды от минус 10°С до плюс 40°С; относительная влажность до 98% при температуре 25°С.

Технические характеристики

Максимальная чувствительность, А·см2·с/част., не менее: – к гамма-излучению Еγ=1,25 МэВ- к нейтронному излучению Ен=14,5 МэВ 5·10-101,5·10-9
Диапазон регулировки чувствительности, раз, не менее 200
Максимальный линейный ток в импульсе, А, не менее 0,4
Временное разрешение (0,5), нс, не более 20
Длительность регистрируемого импульса, мкс, не более 30
Суммарная погрешность преобразования в рабочих условиях, % (при Р=0,95), не более ±25
Напряжение питания, кВ минус 2,0
Полярность выходного сигнала отрицательная и положительная
Масса, кг, не более 1,6
Габаритные размеры, мм, не более Ø85×260

Детекторы высокочувствительные быстродействующие ССДИ38

Детекторы ССДИ38 (с волновым сопротивлением выходного тракта 75 Ом) и ССДИ38-01 (с волновым сопротивлением выходного тракта 50 Ом) относятся к средствам измерения специального назначения (свидетельство RU.С.38.046.

А №35316) и предназначены для регистрации импульсного гамма-, нейтронного излучений в диапазоне плотностей потока от 108 до 1014 част./см2·с.

В состав детекторов входят: умножитель фотоэлектронный СНФТ18М; сменные чувствительные элементы – два пластмассовых сцинтиллятора (с различным световыходом и быстродействием) и черенковский радиатор размерами Ø63×63 мм2; комплект ЗИП.

Регулировка чувствительности детекторов осуществляется шунтированием динодов СНФТ18М, с помощью светофильтров и заменой чувствительного элемента из комплекта ЗИП.
Условия эксплуатации детекторов: температура окружающей среды от минус 40°С до плюс 50°С; относительная влажность до 98% при температуре 25°С.

Технические характеристики

ССДИ38 ССДИ38-01
Максимальная чувствительность, А·см2·с/част., не менее: – к гамма-излучению Еγ=1,25 МэВ- к нейтронному излучению Ен=14,5 МэВ 5·10-121,5·10-11 5·10-121,5·10-11
Диапазон регулировки чувствительности, раз, не менее 50 50
Максимальный линейный ток в импульсе, А, не менее 0,5 0,5
Временное разрешение (0,5), нс, не более: – со сцинтилляторами- с черенковским радиатором 5 (2,5)1,5 4,5 (2)1,3
Длительность регистрируемого импульса, мкс, не более 1,5 1,5
Суммарная погрешность преобразования в рабочих условиях, % (при Р=0,95), не более ±25 ±25
Напряжение питания, кВ минус 5,0 иплюс 1,8 минус 5,0 иплюс 1,8
Полярность выходного сигнала отрицательная отрицательная
Масса, кг, не более 7,5 7,5
Габаритные размеры, мм, не более Ø150×400 Ø150×400

Низкочувствительный сцинтилляционный детектор ССДИ39

Детектор относится к средствам измерения специального назначения (свидетельство RU.С.38.046.А №34897) и предназначен для регистрации высокоинтенсивного импульсного гамма-, нейтронного излучений в диапазоне плотностей потока от 1012 до 1018 част./см2·с.

В состав детектора входят: фотоэлемент СДФ20; два сменных пластмассовых сцинтиллятора (с различным световыходом и быстродействием) размером Ø63×63 мм2; съемный свинцовый колпак. Регулировка чувствительности детектора осуществляется с помощью светофильтров и заменой сцинтиллятора из комплекта ЗИП.

Условия эксплуатации детектора: температура окружающей среды от минус 10°С до плюс 40°С; относительная влажность до 98% при температуре 25°С.

Технические характеристики

Максимальная чувствительность, А·см2·с/част., не менее: – к гамма-излучению Еγ=1,25 МэВ- к нейтронному излучению Ен=14,5 МэВ 2·10-167·10-16
Диапазон регулировки чувствительности, раз, не менее 100
Максимальный линейный ток в импульсе, А, не менее 8
Временное разрешение (0,5), нс, не более 5,5 (1,5)
Длительность регистрируемого импульса, мкс, не более 1
Суммарная погрешность преобразования в рабочих условиях, % (при Р=0,95), не более ±15
Напряжение питания, кВ минус 1,8
Полярность выходного сигнала положительная
Масса, кг, не более 1,6
Габаритные размеры, мм, не более Ø110×170

Детектор сцинтилляционный ССДИ40

Детектор относится к средствам измерения специального назначения (свидетельство RU.С.38.046.А №44830) и предназначен для регистрации импульсного гамма-излучения в диапазоне плотностей потока от 1010 до 1016 част./см2·с.

В состав детектора входят: умножитель фотоэлектронный СНФТ22; два сменных пластмассовых сцинтиллятора (с различным световыходом) размером Ø63×63 мм2; комплект ЗИП. Регулировка чувствительности детектора осуществляется с помощью светофильтров и заменой сцинтиллятора из комплекта ЗИП.

Условия эксплуатации детектора: температура окружающей среды от минус 10°С до плюс 50°С; относительная влажность до 98% при температуре 25°С.

Технические характеристики

Максимальная чувствительность к гамма-квантам Еγ=1,25 МэВ, А·см2·с/квант, не менее 10-14
Диапазон регулировки чувствительности, раз, не менее 50
Максимальный линейный ток в импульсе, А, не менее 2,5
Временное разрешение (0,5), нс, не более 10
Длительность регистрируемого импульса, мкс, не более 20
Суммарная погрешность преобразования в рабочих условиях, % (при Р=0,95), не более ±25
Напряжение питания, кВ минус 4,0
Полярность выходного сигнала отрицательная
Масса, кг, не более 2,5
Габаритные размеры, мм, не более Ø110×350

Субнаносекундный черенковский детектор СЧДИ3

Детектор относится к средствам измерения специального назначения (свидетельство RU.С.38.046.А №46412) и предназначен для регистрации высокоинтенсивного импульсного гамма-излучения в диапазоне плотностей потока от 1016 до 1020 квант/см2·с.

В состав детектора входят: фотоэлемент СДФ21, черенковский радиатор из кварцевого стекла размером Ø25×50 мм2 и светодиодное устройство для проверки функционирования детектора из комплекта ЗИП.

Условия эксплуатации детектора: температура окружающей среды от минус 30°С до плюс 50°С; относительная влажность до 98% при температуре 25°С.

Технические характеристики

Чувствительность к гамма-квантам Еγ=1,25 МэВ, А·см2·с/квант, не менее 5·10-20
Максимальный линейный ток в импульсе, А, не менее 2,5
Временное разрешение (0,5), нс, не более 0,25
Длительность регистрируемого импульса, мкс, не более 1
Суммарная погрешность преобразования в рабочих условиях, % (при Р=0,95), не более ±15
Напряжение питания, кВ минус 1,5
Полярность выходного сигнала положительная
Масса, кг, не более 0,25
Габаритные размеры, мм, не более Ø50×100

Источник: http://www.vniia.ru/production/bystroprotekaushie-processy/detektory-izlucheniy/detektory-impulsnykh-ioniziruyushchikh-izlucheniy.php

27. Сцинтилляционные детекторы

Сцинтилляционные детекторы основаны на том, что некоторые материалы (называемые люминофорами) испускают видимый свет при изменении орбитальным электроном энергетического уровня. Как Вы помните из Модуля 1.

4 «Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом», ионизирующее излучение может передать электронам энергию, достаточную для перемещения на более высокую электронную оболочку. В люминофоре электроны не могут оставаться на высокоэнергетических уровнях длительное время.

Читайте также:  Ошейник для кота с gps навигацией на базе микроконтроллера tinyduino

Они переходят в основное состояние, испуская фотоны видимого света (смотрите Рисунок 15).

Рисунок  15

Процесс сцинтилляции

Количество испускаемых фотонов света и, следовательно, интенсивность света, пропорционально энергии падающего ионизирующего излучения. Поэтому сцинтилляционные детекторы могут быть использованы не только для регистрации излучения, но и определения энергии излучения (то есть они могут быть использованы для спектроскопии).

3.2     Типы сцинтилляционных детекторов

Люминофоры, которые используются в детекторах излучения, должны обладать следующими свойствами:

  • Они должны преобразовывать достаточно большую долю поглощенной энергии в энергию света.
  • Время между возбуждением электрона и испусканием фотона света должно быть коротким.
  • Они должны пропускать испускаемые фотоны света, быть прозрачными для собственного излучения.
  • Испускаемый свет должен легко и эффективно преобразовываться в электрический сигнал.

Множество материалов отвечает этим критериям, и они составляют основу для сцинтилляционных детекторов. В этом модуле обсуждаются следующие типы сцинтилляционных детекторов:

  • Детекторы на основе сульфида цинка;
  • Детекторы на основе йодистого натрия;
  • Пластиковые органические сцинтилляторы; и
  • Жидкие органические сцинтилляторы.

Некоторые из этих люминофоров содержат небольшие количества примесей (называемых активаторами), добавленных для того, чтобы контролировать путь, по которому электроны возвращаются на нижележащий энергетический уровень. Это гарантируют, что испущенные фотоны будут фотонами видимого света.

3.2.1     Детекторы на основе сульфида цинка

Детекторы на основе сульфида цинка (ZnS) обычно в качестве активатора содержат атомы серебра. Этот тип детекторов, называемый ZnS(Ag) детекторы, высоко эффективны для регистрации ионизирующего излучения.

Тем не менее, поскольку этот тип материала плохо пропускает фотоны видимого света, он может использоваться только в виде тонких слоев (смотрите Рисунок 16).

Хотя это означает, что такие детекторы подходят для регистрации альфа-частиц и тяжелых ионов, однако их главным недостатком является то, что тонкий слой может быть легко поврежден острыми предметами.

Тонкая пленка детектора на основе сульфида цинка

Рисунок 16

Детектор на основе сульфида цинка

3.2.2     Детекторы на основе йодистого натрия

Детекторы на основе йодистого натрия с добавлением атомов таллия NaI(Tl) обладаютвысокой эффективностью регистрации гамма-излучения, даже по сравнению с твердотельными полупроводниковыми детекторами. Однако, кристалл поглощает влагу из атмосферы и быстро повреждается. Поэтому он дожжен быть герметизирован в воздухонепроницаемом контейнере. Обычно контейнер изготавливают из алюминия (смотрите рисунок 17) и он имеет тонкое входное окно.

Рисунок  17

Портативный детектор на основе йодистого натрия для регистрации гамма-излучения

Кристаллы NaI(Tl) могут быть выполнены различной толщины. Тонкий кристалл толщиной 3 мм обладает хорошей эффективностью регистрации гамма-излучения с энергией приблизительно до 150 кэВ. Более толстый кристалл обладает высокой эффективностью при больших энергиях.

Детектор NaI(Tl) лучше использовать для работы в полевых условиях, чем твердотельный полупроводниковый детектор, так как он не нуждается в охлаждении. Также он имеет достаточно большую эффективность, особенно при больших энергиях.

Однако, его энергетическое разрешение по сравнению с твердотельным детектором хуже.

На рисунке 18 показан типичный детектор на основе йодистого натрия используемый для гамма-спектроскопии.

Рисунок 18

Стандартный детектор на основе йодистого натрия для гамма-спектроскопии

3.2.3     Пластиковые органические сцинтилляторы

Пластиковые органические сцинтилляторы дешевы и могут изготавливаться различных форм и размеров. они часто используются совместно с ZnS(Ag)-детекторами для контроля альфа- и бета-излучения.

3.2.4     Жидкие органические сцинтилляторы

Жидкие органические сцинтилляторы используются для контроля альфа и бета излучений, особенно низко энергетических бета-излучений таких радионуклидов, как углерод-14 и тритий. Использование жидких сцинтилляторов позволяет пробу смешивать напрямую со сцинтиллятором, что обеспечивает очень высокую эффективность регистрации.

3.3     Резюме по сцинтилляционным детекторам

В Таблице 4 обобщены данные о различных сцинтилляционных детекторах.

Таблица  4

Сцинтилляционные детекторы

Детектор Основное применение Преимущества Недостатки
ZnS Регистрация альфа-частиц и тяжелых ионов
  • Эффективен для регистрации альфа-частиц и тяжелых ионов
  • Тонкий слой может быть легко поврежден острым предметом
NaI Гамма спектроскопияРегистрация гамма-излучения
  • Более эффективен при регистрации гамма-излучения, чем твердотельные полупроводниковые детекторы
  • Не нуждается в охлаждении
  • Худшее энергетическое разрешение, чем у твердотельных полупроводниковых детекторов
Пластиковые органические Контроль альфа и бета излучений
  • Дешевый
  • Может изготавливаться различных форм и размеров
Жидкие органические Контроль альфа и низкоэнергетического бета излучений
  • Высокая эффективность регистрации при смешивании пробы со сцинтиллятором

Источник: http://rad-stop.ru/27-stsintillyatsionnyie-detektoryi/

Методы детектирования ионизирующих излучений

Методы детектирования ионизирующих излучений.

Любой радиометрический прибор имеет в качестве основной части детектор (счетчик), подающий в усилительно-измерительную схему сигналы о поступлении ионизирующих частиц или гамма-квантов. Существуют ионизационные, полупроводниковые и сцинтилляционные детекторы.

Детектор ионизирующего излучения – это устройство, преобразующее энергию излучения в другой вид энергии, удобный для последующей регистрации. Среди методов детектирования, то есть физических принципов, положенных в основу работы детектора, можно выделить три основные группы:

1) ионизационные методы;

2) сцинтилляционные методы;

3) полупроводниковые методы.

В зависимости от агрегатного состояния рабочего вещества детектора, то есть среды, в которой происходит преобразование энергии, детекторы также делят на газовые, жидкостные и твердотельные.

Сцинтилляционные методы детектирования

Группа сцинтилляционных методов основана на свойстве некоторых веществ (чистых или содержащих определенную примесь) преобразовывать поглощенную энергию ионизирующего излучения в электромагнитное излучение ультрафиолетового или видимого диапазона (то есть светиться). Такие вещества называются радиолюминофорами, а свечение, которое образуется под действием ионизирующего излучения, называется радиолюминесценцией.

При прохождении каждой регистрируемой частицы в радиолюминофоре возникает вспышка радиолюминесценции, которую называют сцинтилляцией. Если эта вспышка достаточно короткая и интенсивная, то такой радиолюминофор применяют в качестве детектора ионизирующего излучения и называют сцинтиллятором.

Однако сами по себе вспышки могут быть очень слабыми. Для их фиксации применяются фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Они представляют собой вакуумные электронные приборы с системой умножения электронов, выбитых световой вспышкой с поверхности фотокатода.

Умножительная система состоит из нескольких последовательно расположенных динодов (эмиттеров), покрытых специальным слоем. Электроны, бомбардирующие диноды, выбивают из них вторичные электроны, количество которых минимум в 2 раза превышает число первичных электронов.

Таким образом, каждый последующий динод увеличивает количество электронов. С последнего динода в усилительно-измерительную схему прибора поступает лавина электронов.

Благодаря ФЭУ сцинтилляционные счетчики обладают гораздо большей чувствительностью по сравнению с газонаполненными счетчиками.

Для регистрации альфа-частиц в качестве сцинтилляторов (люминофоров) применяют тонкий слой сернистого цинка, а регистрация бета-частиц осуществляется с помощью кристаллов антрацена, стильбена, а также сцинтиллирующих пластмасс. При регистрации гамма-квантов в отечественных приборах успешно используются монокристаллы йодистого натрия и йодистого цезия, активизированные таллием.

Полупроводниковые детекторы

Они сходны с ионизационными, но роль ионизационной камеры в этом случае выполняют твердые полупроводники (чаще всего германий). Поскольку плотность полупроводниковых материалов намного выше плотности газов, то энергия поглощаемых частиц в них используется полнее, чем в ионизационных камерах. Поэтому полупроводниковые детекторы обладают очень высокой разрешающей способностью.

Основными характеристиками счетчиков, работающих как на основе ионизационного метода регистрации, так и на основе сцинтилляционного, являются:

Эффективность счетчика (эффективность регистрации частиц) выражается отношением числа зарегистрированных частиц к полному числу частиц, попавших в чувствительный объем детектора. Другими словами, это вероятность регистрации частицы.

Так эффективность счетчиков Гейгера-Мюллера по отношению к бета-частицам близка к 100%. Эффективность сцинтилляционных детекторов зависит не только от эффективности собственно сцинтиллятора, но и от работы ФЭУ.

Свойства систем «сцинтиллятор+ФЭУ» могут существенно отличаться в связи с чрезвычайным разнообразием веществ, используемых в качестве сцинтилляторов, конструкций и режимов работы ФЭУ.

В целом эффективность сцинтилляционных детекторов выше, чем газоразрядных счетчиков, особенно по отношению к электромагнитному излучению высокой энергии.

Разрешающим временем счетчика («мертвым временем» счетчика) называют минимальный промежуток времени между двумя последовательными импульсами, которые регистрируются раздельно. Для счетчиков Гейгера-Мюллера оно составляет примерно 10-2 – 10-4 с.

Для сцинтилляционных счетчиков оно может значительно отличаться в зависимости от сцинтиллятора и ФЭУ, но в большинстве случаев значительно меньше – 10-6-10-8 с.

Если две частицы попадают в детектор с промежутком меньшим, чем разрешающее время, то они регистрируются как одна.

Счетной характеристикой счетчика называют зависимость числа зарегистрированных импульсов в единицу времени от напряжения, приложенного к газоразрядному счетчику или ФЭУ (при неизменной интенсивности облучения детектора).

Обычно, исследовав счетную характеристику данного прибора, выбирают рабочее напряжение в той области, где такая зависимость становится наименьшей (так называемое плато счетной характеристики).

По форме счетной характеристики судят о качестве детектора.

Минатом

Подавляющее большинство ядерно- и радиационно опасных объектов находятся в подчинении Минатома (Министерства по атомной энергии Российской Федерации), которое несет ответственность за их безопасность. В этой связи Минатом России решает следующие основные задачи:

– Обеспечение экологической безопасности, непревышение научно обоснованного уровня радиационного воздействия на население и окружающую природную среду в зонах влияния деятельности предприятий и организаций ядерно-промышленного комплекса (ЯПК).

– Охрана окружающей среды от вредного воздействия техногенных факторов, рациональное использование природных ресурсов и ядерных материалов.

– Устранение экологических последствий и вреда, нанесенного природной среде предприятиями и организациями ЯПК при создании ядерного оружия и вследствие радиационных аварий.

Основные мероприятия Минатома, обеспечивающие охрану окружающей среды:

• нормирование потребления природных ресурсов, сырья, материалов, образования отходов, выбросов и сбросов радиоактивных и вредных химических веществ в окружающую среду, вредных физических воздействий;

• экологический аудит;

• сертификация оборудования, изделий и технологий;

• экологическая экспертиза плановой, предпроектной, проектной документации и важнейших управленческих решений;

• лицензирование экологически опасных (и ответственных) видов деятельности.

Росгидромет

Глобальный контроль за радиоактивным загрязнением объектов окружающей среды на территории России осуществляется системой радиационного мониторинга Росгидромета (полное название – «Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды»).

Эта система базируется на пунктах наблюдения за мощностью экспозиционной дозы (около 1300), радиоактивными атмосферными выпадениями (около 400), радиоактивными аэрозолями (более 50), содержанием трития в атмосферных осадках (более 30), концентрацией 90Sr в водах рек, пресных водоемов (более 40) и морей (15).

Мониторинг радиоактивного загрязнения природной среды в системе Росгидромета выполняется систематически и регулярно, и его результаты открыты обществу (в частности, ежегодники Росгидромета «Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств», ежегодные Государственные доклады «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации»).

Территориальную структуру Росгидромета образуют Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС), каждое из которых охватывает несколько субъектов федерации. Им подчинены центры мониторинга окружающей среды областного (краевого, республиканского) уровня.

Госатомнадзор

Главные функции по надзору за ядерной и радиационной безопасностью в России осуществляет Госатомнадзор (ГАН, полное название «Федеральный надзор России по ядерной и радиационной безопасности»).

Это федеральный орган исполнительной власти (то есть независимый от Минатома и других организаций, подчиняющийся только Правительству России), который отвечает за безопасность использования атомной энергии, ядерных материалов, радиоактивных веществ и ионизирующего излучения.

Инспекторы ГАН анализируют все аспекты радиационно или ядерно-опасного производства (или его строительства), и любая деятельность, связанная соответствующими технологиями, ведется только с разрешения ГАН и под его контролем.

Методы детектирования ионизирующих излучений.

Любой радиометрический прибор имеет в качестве основной части детектор (счетчик), подающий в усилительно-измерительную схему сигналы о поступлении ионизирующих частиц или гамма-квантов. Существуют ионизационные, полупроводниковые и сцинтилляционные детекторы.

Детектор ионизирующего излучения – это устройство, преобразующее энергию излучения в другой вид энергии, удобный для последующей регистрации. Среди методов детектирования, то есть физических принципов, положенных в основу работы детектора, можно выделить три основные группы:

Читайте также:  Adisimrf

1) ионизационные методы;

2) сцинтилляционные методы;

3) полупроводниковые методы.

В зависимости от агрегатного состояния рабочего вещества детектора, то есть среды, в которой происходит преобразование энергии, детекторы также делят на газовые, жидкостные и твердотельные.



Источник: https://infopedia.su/13x8ae7.html

Сцинтилляционный детектор ионизирующего излучения

ОП ИСАНИЕ

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтсиик

Социалнстичвсиик

Рвслублни

< >943622 (1II ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2ч” 12.80 (21) 3223680/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)M. Кл.

G 01 Т 1/20 суаарстзсккыа

CCCP в далем юебретвеа и еткрыткя

Опубликовано 15. 0 7. 82. Бюллетень №26 (53) УД К 535. 2 32. .61(088.8) Дата опубликования описания )5.07,82

>(-B Оазис

041 ЕЯ3 0 )TKXNW%eygg Ц

ИВЩ@р:ц р кои (72) Авторы изобретения

А. И . Шаме ка и Ю. М. Ме сон жни к

Специальное конструкторское бюро д аппаратуры (71) Заявитель (5Й) СЦИНТИЛЛЯЦИОННИЙ ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУЮЩЕГО

ИЗЛУЧ Е Н ИЯ

Изобретение относится к ядерной радиоэлектронике и может быть использовано как при спектрометрии ионизирующего излучения, так и при изучении распределения изотопов в органах человека..Известны сцинтилляционные детекторы ионизирующих излучений, содержащие сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), схему питания

ФЭУ и схему съема сигнала (1 ).

Недостатком таких детекторов является низкая информативность, так как информация снимается только с анода ФЭУ.

Наиболее близким к предлагаемому является детектор, содержащий сцинтиллятор, ФЭУ, схему питания ФЭУ и схему съема сигнала в виде импульсного трансформатора, первичная обмотка которого соединена с последни ми динодами ФЭУ, а вторичная ” с анодом ФЭУЯ.

Недостатком известного детектора является наличие в схеме реактивных .

1 элементов (обмоток трансформатора), которые вносят различные фазовые сдвиги, искажают форму выходного сигнала, что снижает достоверность преобразования, приводит к ошибкам дискриминации и, следовательно, к увеличению погрешности измерений.

Цель изобретения – повышение точности измерения амплитуды сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в сцинтилляционный детектор, содержащий сцинтиллятор, ФЭУ, схему питания ФЭУ, введены разделительное устройство, элемент обратной связи, суммирующее устройство и устройство масштабирования, пер20 вый и второй выходы которого соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами суммирующего устройства, а входы — первый с анодом ФЭУ, второй – с выходом

943622 ф

S е

25 зо

50 разделительного устройства, входы которого. соединены с последними динодами ФЭУ, причем выход суммирую” щего устройства через элемент обратной связи подключен к инвертирующему входу суммирующего устройства.

На чертеже представлена структурная схема сцинтилляционного детектора.

Детектор содержит сцинтиллятор 1, ФЭУ 2 с анодом 3 и последними динодами 4, схему питания 5, схему съема сигнала 6, состоящую из разделительного устройства 7, масштабирующего устройства 8, суммирующего устройства 9 с инвертирующим 10 и неинвертирующим 11 входами, элемента обрат-. ной связи 12.

Детектор работает следующим образом.

При попадании гамма-кванта в сцин” тиллятор 1 в нем происходит вспышка,,под действием которой в ФЭУ 2 форми руется электрический импульс, причем на последних динодах 4 – положительной полярности, а на аноде 3отрицательной.

Импульсы с последних динодов 4 поступают на вход разделительного устройства 7 и далее через масштабирующее устройство 8 на инвертирующий вход 10 суммирующего устройства 9, а с анода 3 – на его неинвертирующий вход 11.

На выходе суммирующего устройства 9 получается сумма отрицательного импульса с ано», да 3 и инвертированных положительных импульсов с последн,их динодов 4.

Разделительное устройство 7 слу” жит для предотвращения попадания на инвертирующий вход 10 суммирующего устройства 9 постоянной составляющей напряжения питания, подаваемого на

ФЭУ 2 со схемы питания g. Параметрами масштабируемого устройства 8 и элемента обратной связи 12 определяется коэффициент передачи сцинтилляционного детектора.

Элемент ббратной связи может быть выполнен в виде емкости, а также регулируемым. В первом случае суммирующее устройство приобретает свойства зарядночувствительного усилителя, а во втором – появляется воэможность изменения динамического диапазона детектора.

Выполнение схемы съема.

сигнаЛа в виде разделительного устройства 7, масштабирующего устройства 8, суммирующего устройства 9 и элемента об- ратной связи 12 позволяет уменьшить фаэовые сдвиги, вносимые реактивными элементами, и за счет этого получить неискаженную форму выходного сигнала, существенно улучшить сбор информации с ФЭУ, расширить динамический диапазон детектора. За счет этого повышается достоверность преобразования информации при суммировании токов динодов и анода, что в свою очередь значительно повышает точность измерения.

Формула изобретения

Сцинтилляционный детектор ионизирующего излучения, содержащий сцинтиллятор, ФЭУ, схему питания ФЭУ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения амплитуды сигнала, в него введены разделительное устройство, элемент обратной связи, суммирующее устройство и устройство масштабирования, первый и второй выходы которого соединены соответственно с инвертирующими и неинвертирующими входами суммирующего устройства, а входыпервый с анодом ФЭУ, второй – с выходом разделительного устройства, входы которого соединены с последними динодами ФЭУ, причем выход суммирующего устройства через элемент обратной связи подключен к инвертирующему входу суммирующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иатвеев В.В., Хазанов Б.И.

Приборы для измерения ионизирующих излучений, И., Атомиздат, 1972, с. 333.

2. Авторское свидетельство СССР 349346, кл. С 01 T 7/00, 1959 (прототип).

943622

Составитель М.Данилов

Редактор Л.Авраменко Техред M.Tenep Корректор Ю.Макаренко

Заказ 5100/51 Тираж 717 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП “Патент”, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

   

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/94/943622.html

Детекторы ионизирующих излучений

Детекторы ионизирующих излучений

Сцинтилляционные счетчики

Сцинтилляционные счетчики уже в течение многих лет являются наиболее распространенными детекторами ионизирующего излучения. Их достоинства хорошо известны: высокая плотность вещества в чувствительном объеме детектора, относительно небольшое время реакции на частицу или квант, вызвавших сцинтилляцию, возможность выбора приемлемых размеров и свойств сцинтиллятора.

Существуют две разновидности сцинтилляторов: неорганические и органические.

Неорганические сцинтилляторы

Для регистрации нейтронов и заряженных частиц, а также при решении специальных задач используют широкую номенклатуру сцинтилляционных детекторов, но все-таки доминирующее положение в технике радиационных измерений занимают сцинтилляционные счетчики с кристаллами NaI(Tl), в ниже приведенной таблице находятся основные характеристики некоторых органических сцинтилляторов.

Совершенствование технологии изготовления кристаллов позволило добиться энергетического разрешения сцинтилляционных счетчиков, приемлемых для многих применений (около 6% для энергий 662 кэВ и 8,5% для энергий 1,133 МэВ у кристалла средних размеров).

Потребность в измерении малых радиационных полей и малых значений активности стимулировал развитие методов производства сцинтиблоков больших объемов (вплоть до кристаллов диаметром 500 – 750 мм и высотой 200 – 250 мм), полностью поглощающих фотоны g – излучения с энергией до 1 МэВ. Были разработаны методы изготовления детекторов различной формы и геометрии из поликристаллического материала. Достаточно распространены кристаллы NaI(Tl) с «колодцем», позволяющие располагать радиоактивный препарат в центре чувствительного объема детектора и проводить измерения в геометрии, близкой к 4П.

Получили распространение кристаллы NaI(Tl) с встроенным реперным источником

241 Am для стабилизации сцинтилляционного детектора во времени и при изменении температуры окружающей среды, в частности кристаллы с внесением a- излучателя 241Am в кристаллическую решетку NaI(Tl). Детектирование моноэнергетических a

a – частиц дает в распределении амплитуд пик, эквивалентный энергии a – излучения 3,15 МэВ, удобный для автоматической стабилизации коэффициента преобразования энергии в амплитуду выходного сигнала.

Усовершенствование материала и технологии упаковки кристалла позволили создать также сцинтилляторы, работающие при высоких температурах окружающей среды, используемые, например для измерения параметров плазмы. Чтобы выдерживать такие условия, детекторы NaI(Tl) должны сохранять герметизацию и удовлетворительные оптические свойства при высоких температурах.

Наряду с совершенствованием технологии изготовления классических сцинтилляторов в последние годы велись работы по использованию новых видов неорганических сцинтилляторов, позволяющих более эффективно решать отдельные задачи.

В тех случаях, когда ограничен объем детектора g – излучения большой интерес вызывают сцинтилляторы, обладающие большой плотностью и позволяющие повысить эффективность регистрации g – излучения. Один из таких сцинтилляторов – ортогермант висмута Be4Ge3O12 (BGO).

Кристаллы BGO обладают по сравнению с NaI(Tl) ,более высокой поглощающей способностью, что позволяет снизить объем детектора на порядок. Кроме того, этот сцинтиллятор имеет малую чувствительность к нейтронам, что оказывается удобным при измерении  – излучения в смешанных полях.

При изготовлении кристаллов BGO не возникает проблем равномерного распределения активатора для хорошей равномерности.

Существенный недостаток этого сцинтиллятора – низкий световой выход; однако улучшение технологии и получение чистого сырья позволили для кристаллов BGO с диаметром 25 мм и высотой 2,5 мм улучшить энергетическое разрешение с 15 до 9,5%.

Наконец, для многих неорганических сцинтилляторов, и в частности для NaI(Tl), свойственно послесвечение – наличие долговременного компонента высвечивания; кристаллы BGO обладают минимальным послесвечением.

Наименьшая длительность сцинтилляций в неорганических кристаллах была получена с детекторами из фторида бария BaF2 быстрый компонент сцинтилляции позволяет получить временное разрешение в 4 – 5 раз лучше, чем NaI(Tl), и приближающееся к значениям, достигаемым с пластическими сцинтилляторами.

Органические сцинтилляторы

Из-за некоторых преимуществ органические сцинтилляторы – как пластические, так и жидкостные – по прежнему оказываются предпочтительными при решении многих задач радиационных измерений.

К их достоинствам относятся короткое время высвечивания ( менее 10 нс ) , позволяющее выполнять блоки детектирования, работающие при больших импульсных загрузках, а также эффективно выделять случаи одновременного воздействия на детекторы двух частиц или квантов, относительно высокая плотность вещества в чувствительном объеме детектора, высокий световой выход при сцинтилляции, малая зависимость коэффициента преобразования поглощенной энергии в свет от внешних условий. Важные свойства органических сцинтилляторов – возможность изменения состава, гибкость при выполнении детекторов различного объема и формы. Наконец, они позволяют наиболее просто и дешево изготовить детекторы большого объема.

Органические сцинтилляторы широко используют для детектирования и спектрометрии b – излучения, поскольку обратное рассеяние от поверхности такого сцинтиллятора существенно меньше, чем от детектора с большим Z. Для этой цели чаще всего применяют пластические сцинтилляторы с геометрией, обеспечивающей уменьшение эффекта обратного рассеяния.

Пластические сцинтилляторы удобно использовать для измерения удельной активности жидкостей.

Органические сцинтилляторы наиболее часто используют как детекторы быстрых нейтронов. У многих таких сцинтилляторов различается форма импульсов, вызванных регистрацией нейтронов или g – излучения, что позволяет осуществить избирательную регистрацию быстрых нейтронов в смешанных радиационных полях.

Излучаемое сцинтиллятором число фотонов является линейной функцией энергетического кванта в широком интервале длин волн. Отклонение от линейности в области коротких длин волн связанно с неполным поглощением излучения. Для пластического сцинтиллятора линейность сохраняется до 8 А, однако не было обнаружено сильных отклонений от линейности вплоть до 16 А.

Обычно рентгеновское излучение импульсного плазменного источника измеряется с помощью пластического сцинтиллятора; оптический контакт с окном умножителя достигается при помощи тонкого слоя силиконового масла. На сцинтиллятор наносится напылением тонкое алюминиевое покрытие, увеличивающее собирание света и уменьшающее регистрирование рассеянного света.

Во всех случаях, когда это возможно толщина сцинтиллятора не должна превышать той, которая необходима для поглощения существенной доли излучения. Это уменьшает возможное влияние других источников сцинтилляции.

Ионы и электроны обычно устраняют беря сцинтилляторы малой толщины. При низких интенсивностях рентгеновского излучения, темповой ток ограничивает применение сцинтилляционных датчиков. При высоких энергиях фотонов эту трудность можно устранить применением амплитудного анализа. Однако для мягкого рентгеновского излучения этот метод неприменим.

Несколько слов об амплитудном анализе.

Читайте также:  Частотомер на avr

Когда амплитуды создаваемых квантами импульсов в достаточной мере превышают шумы детектора, газовые, сцинтилляционные и полупроводниковые счетчики могут быть использованы в качестве спектрометров в тех спектральных интервалах, где амплитуда сигнала пропорциональна энергии падающего кванта. Амплитудный анализ редко применим к плазме с коротким временем существования; ограничения накладываются в этом случае постоянной времени счетчика и амплитудного анализатора.

Рентгеновская диагностика плазмы

Рентгеновская спектрометрия и спектрометрические измерения в видимой области спектра представляются сходными диагностическими возможностями. Оба метода позволяют определить:

Электронную температуру Те по измерениям интенсивности линий или непрерывного спектра

Источник: http://MirZnanii.com/a/320776/detektory-ioniziruyushchikh-izlucheniy

Сцинтилляционный метод регистрации фотонного излучения

Благодаря тому, что при прохождении через материал облучаемого объекта ионизирующее излучение оказывает на него определенное воздействие различного характера (флуоресценция, тепловое, фотохимическое воздействие, ионизация), его (излучение) можно зарегистрировать с помощью специальных приборов. Одним из методов регистрации рентгеновского и гамма-излучения является сцинтилляционный, основанный на люминесценции, то есть, фиксировании возникающих в веществе-сцинтилляторе под действием излучения вспышек света.

Физическое обоснование сцинтилляционного метода

Суть сцинтилляционного метода регистрации ионизирующих излучений заключается в следующем:  излучение вступает во взаимодействие с веществом сцинтиллятора, в результате чего образует в нем электроны, которые создают вспышки света, поглощаясь сцинтиллятором.

Через световод свет попадает на фотоэлектронный умножитель, из которого выбиваются фотоэлектроны, а усиленный электроток попадает на анод.

Именно среднее значение анодного тока и подлежит измерению, кроме того, измеряется также количество импульсов тока в секунду (или в другую единицу времени).

Какие материалы могут выступать в качестве сцинтилляторов?

Сцинтилляторами могут выступать далеко не любые вещества или материалы, а только те, которые соответствуют перечисленным ниже требованиям.

  • Высокая конверсионная эффективность. Этот показатель определяет ту часть энергии, потерянную заряженной частицей в сцинтилляторе, которая впоследствии преобразуется в энергию световых фотонов.
  • Наличие возможности испускать в определенном энергетическом диапазоне свой сплошной спектр фотонов.
  • Вещество или материал должны быть прозрачными по отношению к собственному излучению – только благодаря этому свойству фотонам будет обеспечен выход на фотокатод ФЭУ.

В зависимости от своего происхождения сцинтилляторы могут быть трех типов: органические, газовые и неорганические.

К органическим относят, в первую очередь, ароматические углеводороды, а к неорганическим – активированные галогениды щелочных металлов.

Что касается газовых сцинтилляторов, то здесь перечень веществ несколько шире – это благородные газы ксенон, аргон, а также их соединения с азотом и водородом.

Приборы для регистрации ионизирующего излучения методом сцинтилляции

Для регистрации фотонного и гамма-излучения методом сцинтилляции используют следующее оборудование.

  • Флуороскопические экраны-детекторы ионизирующих излучений. Эти экраны, которые преобразуют излучение, попадающее на них, в видимый свет, используются для преобразования в изображение тормозного, рентгеновского и гамма-излучения.
  • Усиливающие люминесцентные экраны. Как и флуороскопические экраны, они преобразуют невидимые частицы ионизирующего излучения в кванты видимого света, однако применяются, в основном, для усиления всех видов фотонного излучения в сочетании с рентгеновской пленкой.
  • Сцинтилляционные счетчики излучения. Конструкция данных приборов включает в себя сцинтилляционный кристалл, электронную схему и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Источник: http://rb.mchs.gov.ru/about_radiation/O_radiacii/Radiacija_i_zdorove/item/8280

Методы регистрации ионизирующих излучений (ионизационный, сцинтилляционный, химический и др.), применяемый в медико-биологических исследованиях

Радиоактивные излучения невидимы, не имеют цвета, запаха или других признаков, на основании которых человек мог бы заподозрить их наличие, поэтому Обнаружение и измерение излучений производят косвенным путем на основании какого-либо их свойства.

Для регистрации ионизирующих излучений существует несколько методов, основанных на ионизационном, тепловом, фотохимическом и другом воздействии, которыми сопровождаются излучения при взаимодействии их с облучаемой средой. Наиболее широкое распространение получили радиографический ионизационный и сцинтилляционный методы регистрации излучений.

Прибор для регистрации ионизирующих излучений состо­ит из чувствительного элемента — детектора (датчика) и из­мерительной аппаратуры.

В детектор входит вещество, с ко­торым взаимодействуют частицы, и преобразователь эффектов взаимодействия в регистрируемые величины (импульсы, ток, химический осадок и т. д.), которые фиксируются измерительной аппаратурой.

К основным и наиболее часто применяемым методам ре­гистрации относятся следующие: ионизационные, оптические (сцинтилляционные), химические и фотографические.

Ионизационный метод основан на регистрации эффекта ионизации, т. е. на измерении величины заряда ионов, возни­кающих под действием ионизирующего излучения. Измерить ионизационный эффект можно при помощи электрического поля, которое препятствует рекомбинации ионов и придает им направленное движение к соответствующим электродам.

В качестве детекторов используют ионизационные камеры, пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера—Мюллера, полупроводниковые детекторы и др. Эти детекторы, кроме полупроводниковых, представляют собой наполненные газом баллоны с двумя вмонтированными электродами. К электро­дам подведено напряжение постоянного тока. Детектор вклю­чается в электрическую цепь.

При прохождении ионизирую­щей частицы через газовую среду образуются ионы, которые собираются на электродах. Положительные ионы движутся к катоду, отрицательные — к аноду. В электрической цепи образуется ионизационный ток, который регистрируется измерителем тока. По значению этого тока можно судить об интенсивности излу­чения или отсчитывать число зарегистрированных частиц.

Протекание тока наблюдается до тех пор, пока на газ дей­ствует излучение. В противном случае ток в цепи не проте­кает, так как газ является изолятором.
Взаимодействуя с веществом, ядерное излучение наряду с ионизацией производит возбуждение атомов и молекул.

Через некоторое время (в зависимости от вещества) возбуж­денные атомы и молекулы переходят в невозбужденное со­стояние с выделением энергии во внешнюю среду.

У некото­рых веществ (сернистый цинк, йодистый натрий, антрацен, стильбен, нафталин и др.) такой переход сопровождается испусканием энергии возбуждения в виде квантов видимого инфракрасного и ультрафиолетового света.

Внешне это про­является в виде вспышек света — сцинтилляций, которые можно зарегистрировать с помощью соответствующих прибо­ров.

На регистрации сцинтилляций, возникающих в определенных веществах при облучении их ионизирующими излу­чениями, и основаны оптические методы.

Принцип работы сцинтилляционного детектора следующий: под действием излучений происходит ионизация и возбуждение атомов. При переходе атомов из ионизированных и возбужденных состояний в основное высвечивается энергия в виде вспышки света (сцинтилляции), которая может быть зарегистрирована различными способами.

Лучший из них состоит в преобразовании энергии света в электрический сигнал с помощью оптически связанного со сцинтиллятором фотоэлектронного умножителя В настоящее время известно очень много различных сцинтилляторов – жидких, твердых, газообразных и в виде порошков различной плотности.

Это позволяет подобрать не­обходимый детектор для наиболее эффективной регистрации любого ионизирующего излучения в широком диапазоне энер­гий.

Химические методы основаны на том, что часть поглощен­ной энергии излучения переходит в химическую, что вызывает цепь химических превращений. Определение наличия излуче­ния, его интенсивности производится по выходу химических реакций.

Например, при облучении водного раствора FeSO4 ионы двухвалентного железа Fe2+ превращаются в ионы трехвалентного железа Fe3+. Одновременно при этом изме­няется электрический потенциал и окраска раствора, что мож­но легко определить соответствующими способами.

Отметим, что при использовании химических методов сле­дует подбирать в качестве детекторов такие вещества, хими­ческие изменения в которых пропорциональны дозе или ин­тенсивности ионизирующего излучения Фотографические методы основаны на способности излу­чения разлагать галогениды серебра AgCl или AgBr, входя­щие в состав чувствительных фотоэмульсий, до металлическо­го серебра. В результате такого взаимодействия вдоль трека (следа прохождения) альфа- и бета-частиц выделяются зерна серебра и при проявлении фотопластинки виден след пробега ядерных частиц — почернение. По характеру трека можно определить вид, интенсивность и энергию излучения. В заключение отметим, что большое разнообразие методов регистрации и детекторов связано с причинами различного характера взаимодействия излучения с веществом и различ­ным пробегом. Поэтому невозможно сконструировать универ­сальный детектор, который одинаково хорошо регистрировал бы гамма-кванты, альфа- и бета-частицы. Легче всего заре­гистрировать проникающее гамма-излучение. Для этого хо­роши счетчики Гейгера—Мюллера, но более эффектны сцинтилляционные детекторы с кристаллическими сцинтилляторами большой плотности.

Для регистрации бета-излучения применяют жидкие или пластмассовые сцинтилляторы, или ионизационные детекторы с очень тонкими стенками. Альфа-излучение из-за малого пробега в веществе регистрировать очень тяжело. В этом случае чаще используют ионизационные методы, но детекторы особых конструкций — открытые газовые или специальные полупроводниковые детекторы.

При регистрации ионизирующих излучений необходимо помнить о требованиях к измеряемым образцам. Особых тре­бований не существует в случае гамма-излучающих образцов. В образцах, которые испускают бета-частицы, регистрация будет происходить только с верхнего тонкого слоя; все осталь­ное бета-излучение поглощается в самом образце, не достигая детектора.

Поэтому бета-излучающие образцы должны быть или очень тонкие, или бесконечно толстые. Радиометрия аль­фа-радионуклидов возможна только с очень тонкой пленки. В этом случае перед измерением необходимо провести радио­химическую* обработку образца; его предварительно сжигают, растворяют, выделяют альфа-излучающий радионуклид, ко­торый осаждают на подложку тонким слоем.

Также отметим, что активность определяют, регистрируя радиоактивное излучение, которое сопровождает распад. Но так как для каждого вида излучения необходим отдельный детектор, активность можно определить только в том случае, когда известен состав радионуклидов в образце и число соот­ветствующих частиц или квантов, которые излучаются при одном акте распада.

Устройства, предназначенные для преобразования энергии ионизирующих излучений в другие виды энергии, удобные для индикации, последующей регистрации и измерения, называются детекторами ионизирующего излучения (от латинского слова “detector” – тот, кто раскрывает, обнаруживает), но детекторы, как правило, это лишь часть комплекса аппаратуры, предназначенной для регистрации излучений.

Эффект, создаваемый излучением в детекторе, должен быть преобразован в электрический ток, который может привести в действие электрическое регистрирующее измерительное устройство. Устройства, предназначенные для регистрации действия ионизирующего излучения на детектор, называются регистраторами. Комплекты устройств – детектор и регистратор – называются радиометрами.

Радиометры – приборы, предназначенные для получения информации об активности нуклидов, плотности потока и потоке ионизирующих частиц или фотонов. Разновидность радиометров представляют собой дозиметры, отградуированные в единицах дозы или мощности излучения.

Дозиметры – приборы, предназначенные для получения информации об экспозиционной дозе и мощности экспозиционной дозы или (и) об энергии, переносимой ионизирующим излучением или переданной им объекту, находящемуся в поле его действия.

Существует электрофизическая аппаратура, которая позволяет расшифровать в деталях свойства излучения, проходящего через детектор. Приборы, предназначенные для анализа свойств ионизирующих излучений (радионуклидный состав, энергия, вид излучения, др.), называются анализаторами.

В настоящее время различные типы анализаторов принято называть спектрометрами. Спектрометры – приборы, предназначенные для получения информации о спектре распределения ионизирующего излучения по одному или более параметрам, например, по энергии квантов или частиц в потоке излучения.

Иногда регистрация излучения сводится к регистрации следов прохождения отдельных ионизирующих частиц через вещество. По длине следа обычно определяют энергию зарегистрированных частиц, а по виду следа – вид частиц.

Такие детекторы принято называть следовыми камерами, а также это могут быть толстослойные фотоэмульсии.

Источник: https://cyberpedia.su/4x999f.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector