Устройство детекторной линейки в дра сканирующего типа.
Основная функция детекторной линейки – преобразовать рентгеновские лучи в электрические сигналы.
Отдельный детектор представляет собой прозрачный кристалл (сцинтиллятор), люминесцирующий под воздействием рентгеновских лучей. Рентгеновский квант, падая на сцинтиллятор, взаимодействует с его атомами. При этом некоторое количество атомов вещества переходит в возбужденное состояние. Обратный переход атомов в нормальное состояние сопровождается испусканием квантов видимого света – люминесценцией.
Люминесценция
в сцинтилляторе происходит почти
мгновенно (через 10-9-10-7 с) после возбуждения.
В качестве сцинтилляторов обычно
используются кристаллы NaI или КI с
добавкой небольшого количества таллия
(говорят: «активированные таллием»).
Обычно их обозначают NaI(Tl) и KI(Тl).
Фотодиод преобразует световой поток в импульс электрического тока. Каждая пара сцинтиллятор-фотоприемник «упакована» в специальный контейнер, из которых и набирается детекторная линейка.
В рентгеновских сканирующих установках рентгеновский излучатель устанавливается на уровне плоскости конвейерной ленты. Чтобы сделать рентгеновский аппарат более компактным по высоте, линейку детекторов выполняют из двух частей, соединенных между собой под прямым углом ( «L-образная» или «Г- образная»). Однако в них возникают дополнительные искажения, связанные с использованием горизонтальной части детекторной линейки.
Принцип работы сцинтилляционного детектора.
Сцинтилляторами обычно называют такие вещества, которые под действием ионизирующего излучения испускают фотоны в видимой или ультрафиолетовой части спектра.
Основными элементами сцинтилляционного детектора являются сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), оптическая система для сочленения сцинтиллятора и ФЭУ.
Состоит из прозрачного люминесцирующего кристалла (сцинтиллятора) и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). В качестве сцинтилляторов используются кристаллы Nal или KI, с добавкой небольшого количества таллия. Обычно их обозначают Nal(Tl) и К1(Т1) соответственно.
Рентгеновский квант, падая на сцинтиллятор, взаимодействует с его атомами. При этом некоторое количество атомов вещества, составляющего сцинтиллятор, переходит в возбужденное состояние. Обратный переход атомов в нормальное состояние сопровождается испусканием квантов видимого света – люминесценцией. Люминесценция в сцинтилляторе происходит почти мгновенно (через 10-9..10-7c) после возбуждения. При этом в световую энергию преобразуется лишь небольшая часть всей поглощенной энергии. При этом на один квант рентгеновского излучения обуется несколько десятков или сотен фотонов видимого света. Световые фотоны разлетаются во все стороны, частично поглощаясь в толще самого сцинтиллятора, поэтому лишь часть световой энергии попадает из сцинтиллятора на ФЭУ. Для увеличения доли сцинтилляций, попадающих на катод ЭУ сцинтиллятор должен быть прозрачен к собственному излучению.
ФЭУсостоит из фотоэлемента и усилителя потока электронов.
Особенностью сцинтилляционных счетчиков является хорошо выраженная пропорциональность между ионизирующей способностью частицы и амплитудой импульса напряжения на выходе фотоумножителя. Наличие такой зависимости позволяет с помощью специальных амплитудных анализаторов выделять импульсы, отвечающие квантам определенной энергии, то есть измерять интенсивность излучения, отвечающего определенной длине волны.
Мертвое время сцинтилляционных счетчиков, то есть время возвращения в состоянии готовности после регистрации отдельного импульса, составляет 1-З мкс, что обеспечивает скорость счета до 10 – 5 имп./с.
Достоинства сцинтилляционных счетчиков (высокая чувствительность, высокое быстродействие, пропорциональность между амплитудой импульса и энергией частицы, высокая эффективность регистрации сильнопроникающих излучений) определяют их использование в спектрометрической аппаратуре, дозиметрии рентгеновского излучения и при проведении поиска источников излучения.
Обладая высокими техническими параметрами, сцинтилляционные счетчики имеют и некоторые особенности, которые нельзя не учитывать при их эксплуатации. Фотоэлектронный умножитель требует защиты не только от внешних электрических и магнитных полей, но и от попадания постороннего а на его электроды. Для обеспечения хорошего оптического контакта между катодом и кристаллом-сцинцилятором вводят немного прозрачной жидкости.