Dispozitiv pentru măsurarea caracteristicilor radiațiilor nucleare și a particulelor elementare (intensitatea energiei de radiație a particulelor, durata de viață a nucleelor instabile și particule), elementul principal al care este un contor de scintilație. Posibilitatea măsurării energiei. este asociată cu dependența intensității strălucirii (ieșirea luminii) a scintilatorului de energia pierdută în ea de particule. Pentru ionizantă puternic de particule (? Particule, fragmente de fisiune) și particulele cu energie joasă (. 1 MeV) are cele mai bune caracteristici de cristal spectrometric NaI, Tl activat [NaI (Tl)], care are o dependență liniară a randamentului luminii pe energia particulelor de electroni cu energie . 1 keV și pentru protoni cu energie. 0,4 MeV, precum și gaze inerte.
Pentru a investiga razelor y și electronică mare NaI (Tl) energii scintilator precum și cea mai adecvată, deoarece are o densitate mare (3,67 g / cc) și numărul atomic efectiv. O luminozitate ridicată și o transparență bună fac posibilă obținerea în S. p. bună rezoluție energetică. La o grosime de cristal de 50 cm. este dat de
.
Pentru electroni și a-cantitati cu energie.
1 GeV. atinge 1%.
În fizica energiei înalte pentru a măsura energia particulelor incidente.
10-100 GeV sunt uneori folosite secțiune gigantică C. cu. absorbția completă, în care masa scintilatorului ajunge la zeci și sute de tone. Măsurarea energiei totale eliberate în cascada nucleară permite determinarea energiei particulelor incidente cu o precizie de ± 10%.
Datorită eficienței ridicate a înregistrării diferitelor particule și radiații, precum și a vitezei de reacție, a găsit o aplicare largă în spectroscopia nucleară și în spectroscopia cu particule de energie înaltă. În regiunea cu energie scăzută (? 1 MeV), cu. sunt inferioare în rezoluția energetică la contoarele proporționale (vezi Counter proporțional) și la detectoarele de semiconductoare (vezi detectorul semiconductor).
Lit. a se vedea art. Contor de scintilație.
V. S. Kaftanov.
Contor de scintilație
Dispozitiv pentru înregistrarea radiațiilor nucleare și particule elementare (protoni, neutroni, electroni. Razele, mezoni și t. D.), Principalele elemente ale acesteia fiind o substanță, luminescent de particule încărcate (scintilator) și tubul fotomultiplicator (PMT). Visual Luminează de observare (scintillations), sub acțiunea particulelor ionizante (? Particule, fragmente de fisiune) reprezintă principala metodă de fizică nucleară în secolul al 20-lea. (vezi Spintariskcope). Ulterior S. cu. Acesta a fost complet înlocuită de camerele de ionizare (A se vedea. Camera de ionizare) și numărătorul proporțională (A se vedea. Proporțională Contor). Întoarcerea sa la fizica nucleară a avut loc la sfârșitul anilor '40. când s-au utilizat fotomultiplicatori cu mai multe etape cu un factor de amplificare mare pentru a înregistra scintilațiile, capabile să detecteze flash-uri de lumină extrem de slabe.
Principiul acțiunii С. с. Este după cum urmează: o particulă încărcată care trece prin scintilatorul, împreună cu ionizarea atomilor și moleculelor, le excită. Revenind la starea necondiționată (la sol), atomii emit fotoni (vezi Luminescence). Fotonii care se încadrează pe catod fotomultiplicator, bat electroni (vezi. Emisie Photoelectron), prin care tubul anod fotomultiplicator generează un impuls electric care este amplificat și înregistrat în continuare (vezi. Fig.). Detectarea particulelor neutre (neutroni - Quanta) are loc în urma particulelor încărcate secundar formate în timpul interacțiunii neutronilor și a cantităților - a cu atomi de scintilator.
Diferite substanțe (solide, lichide, gazoase) sunt utilizate ca scintilatori. Materialele plastice sunt utilizate pe scară largă, care sunt ușor de fabricat, prelucrate mecanic și dau o stralucire intensă. O caracteristică importantă a scintilatorul este detectată fracție de particule din energia care este transformată în energie de lumină (randament de conversie?). ? Cele mai mari valori au Scintilatorii cristaline: NaI activat Tl [NaI (Tl)], antracen și ZnS. Et al. Caracteristica importantă este timpul de decădere. care este determinată de durata de viață la nivelurile excitate. Intensitatea luminii după trecerea particulei variază exponențial. unde eu sunt intensitatea inițială. Pentru cei mai mulți scintilatori. se află în intervalul 10 - 9 - 10 -5 sec. Timpurile scurte de plastic au materiale plastice (tabelul 1). Mai puțin. cu atât mai repede se poate face.
Pentru un flash de lumină a fost înregistrat PMT, este necesar ca spectrul de scintilatorul de radiații coincide cu regiunea sensibilitatea spectrală a fotocatod a fotomultiplicatorului și materialul scintilator este transparent pentru propria sa radiații. Pentru a înregistra pentru neutronii lenți (vezi. Neutronii lenți) în scintilator este adăugat Li sau B. Scintilatorii conțin hidrogen (vezi. Detectori neutronice) sunt utilizate pentru detectarea neutroni rapizi. Pentru spectrometriei razelor y și electroni de mare energie folosind Nal (Tl), având o densitate ridicată și un număr atomic efectiv ridicat (a se vedea. Radiația gamma).
C. cu. sunt realizate cu scintilații de diferite mărimi - cu un volum de 1-2 mm până la 1-2 m. Pentru a nu "pierde" lumina emisă, este necesar un contact bun al fotomultiplicatorului cu scintilatorul. În S. cu. scintilator mic atașat direct la fotomultiplicatorul fotocatod. Restul laturilor sale sunt acoperite cu un strat de material reflexiv (de exemplu, MgO, TiO). În S. cu. Dimensiunile mari utilizează ghiduri ușoare (de obicei, sticlă organică lustruită).
Fotomultiplicatori, destinate pentru S. p. ar trebui să aibă o eficiență ridicată a fotocatodului (până la 2,5%), un câștig mare (10-10), un timp de colectare scurt de electroni (
10 -8 sec) cu o stabilitate ridicată a acestui timp. Acesta din urmă face posibilă obținerea unei rezoluții de timp cu un c.s. 10 -9 secunde. Câștigul ridicat al fotomultiplicatorului, împreună cu un nivel scăzut al zgomotului intrinsec, face posibilă înregistrarea electronilor individuali scoși din fotocatod. Semnalul de la anod al fotomultiplicatorului poate atinge 100 de volți.
Tabel. 1. - Caracteristicile unor scintilați solizi și lichizi,
utilizat în contoare de scintilație
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
timp
lungime de undă
transformare
substanță
Densitate, g / cm
intermitent.
la maxim
eficiență.
10 -9 secunde.
spectru.
% (pentru electroni)
O soluție de p-terfenil în xilen (5 g / l) cu
0,86
2
3500
2
prin adăugarea de POPOR (0,1 g / l)
O soluție de p-terfenil în toluen (4 g / l) cu
0,86
2.7
4300
2.5
prin adăugarea de POPOR (0,1 g / l)
Polistiren cu adăugarea de p-terfenil (0,9%) și
1.06
2.2
4000
1.6
a-NPO (0,05% în greutate)
Poliviniltoluenul cu adaos de 3,4% p-
1.1
3
4300
2
Terfenil și 0,1% în greutate POPOR
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
POPOR-1,4-di- [2- (5-feniloxazolil)] - benzen. NPO - 2- (1-naftil) -5-feniloxazol.
Avantajele S. s. eficiența de înregistrare ridicată a diferitelor particule (aproape 100%); performanță; posibilitatea producerii de scintilații cu diferite dimensiuni și configurații; fiabilitate ridicată și costuri relativ scăzute. Datorită acestor calități, S. p. utilizate pe scară largă în fizica nucleară, fizica elementară a particulelor și razele cosmice, în industrie (monitorizarea radiațiilor), dozimetrie, radiometrie, geologie, medicină etc. Dezavantajele C c. sensibilitate redusă la particule de energie joasă (? 1 keV), rezoluția scăzută a energiei (a se vedea. spectrometru de scintilație).
Pentru a studia particulele încărcate de energie redusă (<0,1 Мэв) и осколков деления ядер в качестве сцинтилляторов применяются газы (табл. 2). Газы обладают линейной зависимостью величины сигнала от энергии частицы в широком диапазоне энергий, быстродействием и возможностью менять тормозную способность изменением давления. Кроме того, источник может быть введён в объём газового сцинтиллятора. Однако газовые сцинтилляторы требуют высокой чистоты газа и специального ФЭУ с кварцевыми окнами (значительная часть излучаемого света лежит в ультрафиолетовой области).
Tabel. 2. - Caracteristicile unor gaze utilizate ca
scintilatori în contoare de scintilație (la o presiune de 740 mm
Hg. Art. pentru p-particule cu o energie de 4,7 MeV)
------------------------------------------------------------------------------------------------
timp
lungime de undă
transformare
gaz
evidențiați
la maxim
eficacitate
------------------------------------------------------------------------------------------------
Lit. Birke J. Contoare de scintilație, trans. cu engleza. M. 1955; Kalashnikova VI I. Kozodaev MS Detectoare de particule elementare, în carte. Metode experimentale de fizică nucleară, M. 1966; Ritson D. Metode experimentale în fizica energiei înalte, trans. cu engleza. M. 1964.
V. S. Kaftanov.
Schema scintilației: cuantele luminoase (fotoni) "distrug" electronii din fotocatod; trecând de la un dynod la un dynod, avalanșa de electroni se înmulțește.
Marea Enciclopedie Sovietică