- •4.4. Оптический метод регистрации ионизирующих излучений
- •4.4.1. Общие характеристики сцинтилляторов
- •Общие свойства сцинтилляторов
- •4.4.2. Основные свойства органических сцинтилляторов
- •Механизм высвечивания органических кристаллов
- •Механизм высвечивания сцинтиллирующих растворов
- •Сместители спектра
- •4.4.3. Основные свойства неорганических сцинтилляторов
- •Механизм высвечивания неорганических кристаллов
- •Газовые сцинтилляторы
- •4.4.4. Сцинтилляционные счетчики устройство и принцип работы фотоумножителя
- •Фотокатод
- •Диноды и коэффициент усиления фэу
- •5. Принцип работы стинтиляционного счетчика
- •Собственный фон умножителя
- •Ложные импульсы
- •Сборка сцинтилляционного счетчика
- •Сбор света
- •Светопроводы
- •4.4.5. Особенности применения сцинтилляционных счетчиков
- •Энергетическое разрешение
- •Регистрация сильноионизирующих короткопробежных частиц
- •.Регистрация электронов
- •Регистрация y-лучей
- •Раздел 4.5. Полупроводниковые детекторы
- •4.5.1. Принцип работы ппд.
- •Образование носителей заряда в полупроводниках под действием заряженных частиц
- •4.5.2. Основные типы ппд Характеристики кремния и германия
- •Свойства примесных германия и кремния
- •Переходы в полупроводниках
- •Ширина обедненной зоны
- •Емкость р-n-перехода
- •Токи утечки через переход
- •Энергетическое разрешение
- •Флуктуации числа образованных пар носителей
- •Влияние шумов на энергетическое разрешение
- •Флуктуации числа собранных носителей
- •Временное разрешение
- •Форма импульса,обусловленная парой носителей в р-I- n -детекторе
- •Форма импульса в детекторе с р-n-переходом
- •Форма линии
- •Радиационные повреждения детекторов
- •4.6. Трековые детекторы
- •Камеры Вильсона
- •Камеры непрерывного действия (диффузионные камеры)
- •Пузырьковые камеры
- •Искровая, стримерная и широкозазорная искровые, пропорциональная камеры
- •Кристаллические детекторы Регистрация следов заряженных частиц в диэлектрических средах
- •4.8. Счетчики черенкова
- •Энергетическое разрешение детекторов с фокусировкой
- •Оценка энергетического состава -квантов по функциям пропускания
- •Измерение по продуктам фотоядерных реакций
- •Сцинтилляционный метод
- •Однокристальные сцинтилляционные гамма-спектрометры
- •Полупроводниковая гамма-спектрометрия
- •Спектрометрия цезия–137
- •2.6. Детекторы гамма-излучения
- •1) Сцинтилляционные. 2)Полупроводниковые.
- •Методы обработки гамма-спектров Классический метод обработки спектров гамма-излучения
- •Матричный метод обработки сцинтилляционных гамма-спектров.
- •Генераторный метод обработки сцинтилляционных гамма-спектров
- •5.5.2. Спектрометрия заряженных частиц
- •Определение энергии заряженных частиц по пробегу и плотности ионизации
- •Измерение энергии частиц с помощью ионизационных камер, сцинтилляционных и полупроводниковых счетчиков
- •Измерение энергии тяжелых заряженных частиц
- •Измерение энергии электронов
- •Измерение энергии заряженных частиц с помощью магнитных спектрометров
- •Магнитные спектрометры для b- и a-спектрометрии
- •5.5.2.1. .Методы и средства измерения 90sr
- •1.Некоторые сведения о стронции-90
- •1.2. Стронций-90 в организме человека.
- •1.3. Стронций-90 во внешней среде
- •5.5.2.1.. Методы измерения 90sr
- •2.1. Основные положения
- •2.2 Матричный метод обработки бета-спектров
- •6. Приготовление радиоактивных источников
- •6.1. Типы радиоактивных источников.
- •6.2. Приготовление альфа–бета-источников
- •6.3. Приготовление гамма-источников
- •7. Поверка эталонов и рабочих источников
- •Поверка гамма–источников
4.4.2. Основные свойства органических сцинтилляторов
Сцинтиллирующими свойствами обладает огромное количество органических соединений. Большая часть органических сцинтилляторов относится к группе ароматических углеводородов, обладающих системой сопряженных двойных связей. Молекулы сцинтилляторов могут содержать и неароматические заменители. Так как для органических соединений способность светиться под действием ионизирующих частиц не зависит от их агрегатного состояния, органические сцинтилляторы употребляются в счетчиках как в виде монокристаллов, чистых или активированных какой-либо примесью, так и в виде растворов, жидких и твердых.
Органические сцинтилляторы характеризуются очень малым временем высвечивания, приближающимся в ряде случаев к времени высвечивания отдельной молекулы.
Спектр флуоресценции органического сцинтиллятора практически не зависит от способа его возбуждения. В некоторых органических сцинтилляторах наблюдается заметная фосфоресценция, приводящая к появлению медленной компоненты с временами высвечивания порядка долей микросекунды.
В жидких сцинтилляторах интенсивность медленной компоненты заметно меньше, чем в кристаллах и в твердых растворах.
Конверсионная эффективность органических сцинтилляторов существенно зависит от свойств регистрируемых частиц. Максимальный световой выход имеет место при облучении частицами с минимальной ионизирующей способностью; при увеличении ионизирующей способности частиц конверсионная эффективность резко падает.
Из сравнения экспериментальных данных следует, что при регистрации альфа-частиц естественной радиоактивности световой выход антрацена на порядок меньше, чем при облучении его быстрыми электронами. Примерно такое же соотношение конверсионных эффективностей для частиц с различными ионизирующими способностями наблюдается для всех органических сцинтилляторов
Из всех известных в настоящее время органических сцинтилляторов антрацен обладает наибольшей конверсионной эффективностью, составляющей при облучении быстрыми электронами 4—6%. Это означает, что на образование одного кванта света (средняя энергия 2,8 эВ) затрачивается примерно 50—70 эВ энергии. Кристаллы антрацена выращиваются с трудом; на воздухе и при освещении антрацен медленно разлагается.
Нафталин обладает весьма посредственными сцинтилляционными свойствами — малой интенсивностью световой вспышки и сравнительно большим временем высвечивания. Из нафталина, однако, легко выращиваются монокристаллы очень больших размеров. Нафталин, активированный соответствующей сцинтиллирующей примесью, имеет много лучшие параметры: примесь 2,5% антраниловой кислоты увеличивает, например, интенсивность светового выхода до 0,5 и уменьшает время высвечивания до 10-8 с.
Самыми малыми временами высвечивания из всех известных органических кристаллов обладают трансстильбен и толан. Монокристаллы трансстильбена и толана выращиваются до больших разменов и имеют хорошую прозрачность.
В качестве растворителей используются обычно ксилол, толуол и фенилциклогексан (иногда, диоксан). Твердые растворы изготавливаются на основе полистирола или поливинилтолуола.
Сцинтиллирующие растворы, как жидкие, так и твердые, обладают тем интересным и практически очень важным свойством, что при весьма малой концентрации сцинтиллирующей компоненты относительный световой выход имеет примерно ту же величину, что и для кристаллов, тогда как время высвечивания т в несколько раз меньше. Таким образом, используя жидкие и твердые растворы, при совсем небольшой затрате сцинтиллирующего вещества можно иметь сцинтилляторы с хорошими параметрами, любой формы и, если нужно, очень больших размеров.