Սցինտիլացիայի հաշվիչը բաղկացած է երկու բաղադրիչից, ինչպիսիք են ցինտիլյատորը (ֆոսֆոր) և ֆոտոէլեկտրոնային տիպի բազմապատկիչը: Հիմնական կազմաձևում արտադրողները այս հաշվիչին ավելացրել են էլեկտրական էներգիայի և ռադիոսարքավորումների աղբյուր, որն ապահովում է PMT իմպուլսների ուժեղացում և գրանցում: Շատ հաճախ այս համակարգի բոլոր տարրերի համադրությունն իրականացվում է օպտիկական համակարգի միջոցով՝ թեթև ուղեցույց: Հետագայում հոդվածում մենք կքննարկենք ցինտիլացիոն հաշվիչի աշխատանքի սկզբունքը:
Աշխատանքի առանձնահատկությունները
Սցինտիլացիոն հաշվիչի սարքը բավականին բարդ է, ուստի այս թեմային պետք է ավելի մեծ ուշադրություն դարձնել: Այս ապարատի աշխատանքի էությունը հետևյալն է.
Սարք է մտնում լիցքավորված մասնիկ, որի արդյունքում բոլոր մոլեկուլները գրգռվում են։ Այս առարկաները որոշակի ժամանակահատվածից հետո նստում են, և այս գործընթացում նրանք ազատում են այսպես կոչված ֆոտոնները։ Այս ամբողջ գործընթացը անհրաժեշտ է լույսի առկայության համար: Որոշ ֆոտոններ անցնում են ֆոտոկաթոդ: Այս գործընթացը անհրաժեշտ է ֆոտոէլեկտրոնների ի հայտ գալու համար։
Ֆոտոէլեկտրոնները կենտրոնացված են և առաքվում ենբնօրինակ էլեկտրոդ: Այս գործողությունը տեղի է ունենում այսպես կոչված PMT-ի աշխատանքի շնորհիվ: Հետագա գործողության ժամանակ այս նույն էլեկտրոնների թիվը մի քանի անգամ ավելանում է, ինչին նպաստում է էլեկտրոնների արտանետումը։ Արդյունքը լարվածություն է։ Ավելին, դա միայն մեծացնում է իր անմիջական ազդեցությունը: Զարկերակի տևողությունը և ելքի ամպլիտուդը որոշվում են բնութագրական հատկություններով:
Ի՞նչ է օգտագործվում ֆոսֆորի փոխարեն
Այս ապարատում հորինվել է այնպիսի տարրի փոխարինում, ինչպիսին ֆոսֆորն է: Ընդհանուր առմամբ, արտադրողները օգտագործում են՝
- օրգանական տիպի բյուրեղներ;
- հեղուկ սցինտիլատորներ, որոնք նույնպես պետք է լինեն օրգանական տիպի;
- պինդ սցինտիլատորներ, որոնք պատրաստված են պլաստիկից;
- գազային ցինտիլատորներ.
Դիտելով ֆոսֆորի փոխարինման վերաբերյալ տվյալները՝ կարող եք տեսնել, որ արտադրողները շատ դեպքերում օգտագործում են միայն օրգանական նյութեր։
Հիմնական բնութագիրը
Ժամանակն է խոսել ցինտիլացիոն հաշվիչների հիմնական բնութագրի մասին: Առաջին հերթին անհրաժեշտ է նշել լույսի ելքը, ճառագայթումը, դրա այսպես կոչված սպեկտրային կազմը և բուն ցինտիլյացիայի տևողությունը։
Տարբեր լիցքավորված մասնիկներ ցինտիլյատորով անցնելու ընթացքում առաջանում են որոշակի քանակությամբ ֆոտոններ, որոնք այստեղ կամ այլ էներգիա են կրում։ Արտադրված ֆոտոնների բավականին մեծ մասը կլանվի և կքայքայվի հենց տանկի մեջ։ Ֆոտոնների փոխարենորոնք կլանված են, կստեղծվեն այլ տեսակի մասնիկներ, որոնք կներկայացնեն փոքր-ինչ ավելի փոքր էներգիա: Այս ամբողջ գործողության արդյունքում կհայտնվեն ֆոտոններ, որոնց հատկությունները բնորոշ են բացառապես ցինտիլատորին։
Լույսի ելք
Հաջորդ, հաշվի առեք ցինտիլացիոն հաշվիչը և դրա գործողության սկզբունքը: Հիմա եկեք ուշադրություն դարձնենք լույսի թողարկմանը: Այս գործընթացը կոչվում է նաև փոխակերպման տիպի արդյունավետություն: Լույսի ելքը այսպես կոչված էներգիայի հարաբերակցությունն է, որը դուրս է գալիս լիցքավորված մասնիկի էներգիայի քանակին, որը կորցնում է ցինտիլատորում։
Այս գործողության մեջ ֆոտոնների միջին թիվը բացառապես դուրս է գալիս: Սա նաև կոչվում է ֆոտոնների միջին բնույթի էներգիա։ Սարքում առկա մասնիկներից յուրաքանչյուրը դուրս է բերում ոչ թե մոնոէներգետիկան, այլ միայն սպեկտրը որպես շարունակական գոտի: Ի վերջո, հենց նա է բնորոշ այս տեսակի աշխատանքին։
Անհրաժեշտ է ուշադրություն դարձնել ամենակարևորին, քանի որ ֆոտոնների այս սպեկտրն ինքնուրույն հեռանում է մեզ հայտնի ցինտիլյատորից։ Կարևոր է, որ այն համընկնի կամ գոնե մասամբ համընկնի PMT-ի սպեկտրային բնութագրի հետ: Տարբեր բնութագիր ունեցող ցինտիլատորի տարրերի այս համընկնումը որոշվում է բացառապես արտադրողների կողմից համաձայնեցված գործակցով:
Այս գործակցում արտաքին տիպի սպեկտրը կամ մեր ֆոտոնների սպեկտրը գնում է այս սարքի արտաքին միջավայր: Այսօր կա «ցինտիլյացիայի արդյունավետություն» հասկացություն։ Դա սարքի համեմատությունն էայլ PMT տվյալներ։
Այս հայեցակարգը միավորում է մի քանի ասպեկտներ.
- Արդյունավետությունը հաշվի է առնում մեր ֆոտոնների քանակը, որոնք արտանետվում են ցինտիլյատորի կողմից ներծծվող էներգիայի մեկ միավորի համար: Այս ցուցանիշը հաշվի է առնում նաև սարքի զգայունությունը ֆոտոնների նկատմամբ։
- Այս աշխատանքի արդյունավետությունը, որպես կանոն, գնահատվում է որպես ստանդարտ ընդունված ցինտիլյատորի արդյունավետության համեմատությամբ։
Սցինտիլացիայի տարբեր փոփոխություններ
Սցինտիլացիոն հաշվիչի աշխատանքի սկզբունքը բաղկացած է նաև հետևյալ ոչ պակաս կարևոր ասպեկտից. Scintillation-ը կարող է ենթարկվել որոշակի փոփոխությունների։ Դրանք հաշվարկվում են հատուկ օրենքով։
Դրանում I0 ցույց է տալիս մեր դիտարկած ցինտիլյացիայի առավելագույն ինտենսիվությունը: Ինչ վերաբերում է t0ցուցանիշին, ապա այն հաստատուն արժեք է և նշանակում է այսպես կոչված թուլացման ժամանակը: Այս քայքայումը ցույց է տալիս այն ժամանակը, որի ընթացքում ինտենսիվությունը նվազում է իր արժեքով որոշակի (e) անգամներով:
Հարկավոր է նաև ուշադրություն դարձնել, այսպես կոչված, ֆոտոնների քանակին։ Մեր օրենքում այն նշվում է n տառով։
Որտե՞ղ է ցինտիլացման գործընթացում արտանետվող ֆոտոնների ընդհանուր թիվը: Այս ֆոտոններն արտանետվում են որոշակի ժամանակ և գրանցվում են սարքում։
Ֆոսֆորի աշխատանքի գործընթացներ
Ինչպես ավելի վաղ գրել էինք, ցինտիլացիոն հաշվիչներգործել այնպիսի տարրի աշխատանքի հիման վրա, ինչպիսին է ֆոսֆորը: Այս տարրում իրականացվում է այսպես կոչված լյումինեսցիայի պրոցեսը։ Եվ այն բաժանված է մի քանի տեսակների.
- Առաջին տեսակը լյումինեսցենտն է:
- Երկրորդ տեսակը ֆոսֆորեսցենցիան է:
Այս երկու տեսակները հիմնականում տարբերվում են ժամանակով։ Երբ այսպես կոչված թարթումը տեղի է ունենում մեկ այլ գործընթացի հետ համատեղ կամ 10-8 վրկ կարգի որոշակի ժամանակահատվածում, սա գործընթացի առաջին տեսակն է: Ինչ վերաբերում է երկրորդ տեսակին, ապա այստեղ ժամանակային միջակայքը մի փոքր ավելի երկար է, քան նախորդ տեսակը։ Ժամանակի այս անհամապատասխանությունը առաջանում է այն պատճառով, որ այս միջակայքը համապատասխանում է անհանգիստ վիճակում գտնվող ատոմի կյանքին:
Ընդհանուր առմամբ առաջին պրոցեսի տեւողությունը ամենեւին էլ կախված չէ այս կամ այն ատոմի անհանգիստության ինդեքսից, սակայն ինչ վերաբերում է այս գործընթացի ելքին, ապա դրա վրա ազդում է հենց այս տարրի գրգռվածությունը։ Հարկ է նշել նաև այն փաստը, որ որոշ բյուրեղների անհանգստության դեպքում այսպես կոչված ելքի արագությունը փոքր-ինչ ավելի քիչ է, քան ֆոտոգրգռման դեպքում։
Ի՞նչ է ֆոսֆորեսցենցիան:
Սցինտիլացիոն հաշվիչի առավելությունները ներառում են ֆոսֆորեսցենցիայի գործընթացը: Այս հայեցակարգի ներքո մարդկանց մեծամասնությունը հասկանում է միայն լյումինեսցեն: Հետևաբար, մենք կդիտարկենք այս հատկանիշները այս գործընթացի հիման վրա: Այս գործընթացը գործընթացի այսպես կոչված շարունակությունն է որոշակի տեսակի աշխատանքի ավարտից հետո: Բյուրեղային ֆոսֆորների ֆոսֆորացումն առաջանում է գրգռման ժամանակ առաջացած էլեկտրոնների և անցքերի վերահամակցումից։ Որոշակիորենֆոսֆորի առարկաներ, բացարձակապես անհնար է դանդաղեցնել գործընթացը, քանի որ էլեկտրոնները և դրանց անցքերը ընկնում են այսպես կոչված թակարդների մեջ: Հենց այս թակարդներից նրանք կարող են ինքնուրույն ազատվել, բայց դրա համար նրանք, ինչպես մյուս նյութերը, պետք է ստանան էներգիայի լրացուցիչ պաշար։
Այս առումով գործընթացի տևողությունը նույնպես կախված է որոշակի ջերմաստիճանից: Եթե գործընթացին մասնակցում են նաև օրգանական բնույթի այլ մոլեկուլներ, ապա ֆոսֆորացման պրոցեսը տեղի է ունենում միայն այն դեպքում, եթե դրանք գտնվում են մետաստաբիլ վիճակում։ Եվ այդ մոլեկուլները չեն կարող նորմալ վիճակի անցնել։ Միայն այս դեպքում մենք կարող ենք տեսնել այս գործընթացի կախվածությունը արագությունից և բուն ջերմաստիճանից:
Հաշիվների առանձնահատկությունները
Ունի ցինտիլյացիայի հաշվիչի առավելություններն ու թերությունները, որոնք մենք կքննարկենք այս բաժնում: Նախ կնկարագրենք սարքի առավելությունները, քանի որ դրանք բավականին շատ են։
Մասնագետներն ընդգծում են ժամանակավոր ունակության բավականին բարձր ցուցանիշը: Ժամանակի ընթացքում այս սարքի արձակած մեկ զարկերակը չի գերազանցում տասը վայրկյանը։ Բայց սա այն դեպքն է, երբ օգտագործվում են որոշակի սարքեր: Այս հաշվիչն ունի այս ցուցանիշը մի քանի անգամ ավելի քիչ, քան իր մյուս անալոգները անկախ լիցքաթափմամբ: Սա մեծապես նպաստում է դրա օգտագործմանը, քանի որ հաշվելու արագությունը մի քանի անգամ ավելանում է։
Այս տեսակի հաշվիչների հաջորդ դրական որակը ուշ իմպուլսի բավականին փոքր ցուցանիշ է։ Բայց նման գործընթաց իրականացվում է միայն մասնիկների գրանցման ժամկետն անցնելուց հետո։ դա նույնն էթույլ է տալիս ուղղակիորեն խնայել այս տեսակի սարքի իմպուլսի ժամանակը:
Նաև ցինտիլացիոն հաշվիչներն ունեն որոշակի մասնիկների գրանցման բավականին բարձր մակարդակ, որոնք ներառում են նեյրոնները և դրանց ճառագայթները: Գրանցման մակարդակը բարձրացնելու համար հրամայական է, որ այս մասնիկները արձագանքեն այսպես կոչված դետեկտորներին։
Սարքերի արտադրություն
Ո՞վ է հորինել ցինտիլացիոն հաշվիչը: Դա արեց գերմանացի ֆիզիկոս Կալման Հարթմուտ Փոլը 1947 թվականին, իսկ 1948 թվականին գիտնականը հորինեց նեյտրոնային ռադիոգրաֆիան։ Սցինտիլացիոն հաշվիչի աշխատանքի սկզբունքը թույլ է տալիս այն արտադրել բավականին մեծ չափսերով։ Սա նպաստում է նրան, որ հնարավոր է իրականացնել, այսպես կոչված, հերմետիկ վերլուծություն բավականին մեծ էներգիայի հոսքի, որը ներառում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներ։
Հնարավոր է նաև սարք մտցնել որոշակի նյութեր, որոնց հետ նեյտրոնները կարող են բավականին լավ փոխազդել։ Ինչն, անշուշտ, ունի իր անմիջական դրական հատկությունները նման տեսակի հաշվիչի արտադրության և ապագա օգտագործման մեջ:
Դիզայնի տեսակ
Սցինտիլացիոն հաշվիչի մասնիկները ապահովում են դրա բարձրորակ կատարումը: Սարքի շահագործման համար սպառողները ունեն հետևյալ պահանջները՝
- այսպես կոչված ֆոտոկաթոդի վրա լույսի հավաքման լավագույն ցուցիչն է;
- Այս ֆոտոկատոդի վրա կա լույսի բաշխման բացառիկ միատեսակ տեսակ;
- սարքի ավելորդ մասնիկները մթնում են;
- մագնիսական դաշտերը բացարձակապես ոչ մի ազդեցություն չունեն կրիչի ամբողջ գործընթացի վրա;
- գործակից inայս դեպքում կայուն է։
Թերությունները ցինտիլացիոն հաշվիչն ունի ամենանվազագույնը: Աշխատանքներ կատարելիս հրամայական է ապահովել, որ իմպուլսների ազդանշանային տեսակների ամպլիտուդը համապատասխանի այլ տեսակի ամպլիտուդներին։
Հաշվիչի փաթեթավորում
Սցինտիլացիոն հաշվիչը հաճախ փաթեթավորված է մետաղյա տարայի մեջ, մի կողմից ապակիով: Բացի այդ, բուն տարայի և ցինտիլյատորի միջև դրվում է հատուկ նյութի շերտ, որը կանխում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների և ջերմության ներթափանցումը։ Պլաստիկ սցինտիլյատորները պետք չէ փաթեթավորել փակ տարաներում, այնուամենայնիվ, բոլոր պինդ սցինտիլյատորները պետք է ունենան ելքի պատուհան մի ծայրում: Շատ կարևոր է ուշադրություն դարձնել այս սարքի փաթեթավորմանը։
Չափիչի առավելություններ
Սցինտիլացիոն հաշվիչի առավելությունները հետևյալն են.
- Այս սարքի զգայունությունը միշտ ամենաբարձր մակարդակի վրա է, և դրա անմիջական արդյունավետությունը ուղղակիորեն կախված է դրանից:
- Գործիքի հնարավորությունները ներառում են ծառայությունների լայն շրջանակ:
- Որոշ մասնիկներ տարբերելու ունակությունը օգտագործում է միայն նրանց էներգիայի մասին տեղեկատվությունը:
Վերոնշյալ ցուցանիշների շնորհիվ է, որ հաշվիչի այս տեսակը գերազանցեց իր բոլոր մրցակիցներին և իրավամբ դարձավ իր տեսակի մեջ լավագույն սարքը:
Հարկ է նաև նշել, որ դրա թերությունները ներառում են զգայուն ընկալումըորոշակի ջերմաստիճանի փոփոխություններ, ինչպես նաև շրջակա միջավայրի պայմաններ:
