20. Сцинциляционный метод регистрации и измерения ионизирующих излучений. Разновидности сцинциляционных методов. Сцинтиллирующие кристаллы, сцинтиллирующие жидкости.

Сцинтилляционный метод основан на способности ионизирующих излучений вызывать возбуждение атомов и молекул. При переходе из возбужденного состояния в основное избыток энергии испускается в виде квантов света (сцинтилляций), которые преобразуются с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) в электрические импульсы, регистрируемые соответствующими приборами.

В некоторых веществах (сцинтилляторах) под действием ионизирующих излучений происходит ионизация и возбуждение атомов. При переходе атомов из ионизированного и возбужденного состояния в основное высвечивается энергия в виде вспышек света (сцинтилляций), которая может быть зарегистрирована различными способами.

Сцинтилляции могут быть зарегистрированы наблюдением или же с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) энергия света может быть переведена в электрический сигнал (импульсы электрического тока). ФЭУ совмещает свойства фотоэлемента и усилителя тока с большим коэффициентом усиления – 106-109.

В основе сцинтилляционного метода лежит явление люминесценции (холодного свечения вещества), которая вызвана ионизацией и возбуждением атомов, когда входящее в их состав электроны переходят на более высокие энергетические уровни и через некоторое время возвращаются в основное состояние.

По составу сцинтилляторы делят на неорганические и органические, а по агрегатному состоянию – на твердые, пластические, жидкие и газовые.

Из неорганических сцинтилляторов для регистрации бета- и гамма-излучений используют йодистый натрий (калий), активированный талием – Na J (Tl), KJ (Tl); для регистрации альфа-излучений – сернистый цинк, активированный серебром – ZnS (Ag); для регистрации гамма-излучений – йодистый цезий, активированный талием – CsJ (Tl), сернистый кадмий, активированный серебром – СdS (Ag). Применяют также в качестве сцинтилляторов йодистый литий – LiJ, вольфрамат кадмия – CdWO4, а также инертные газы: аргон (Аг), ксенон (Хе), криптон (Кr).

Из органических веществ наибольшее распространение получили такие, как антрацен (С₁₄Н₁₀), нафталин (С₁₀Н₈), стильбен (С₁₄Н₁₂), пластмассы, и др.

От веществ, которые применяются в качестве сцинтилляторов, требуется, чтобы они давали сильные и равномерные вспышки, обладали высоким коэффициентом поглощения ионизирующих излучений, не поглощали значительно собственные излучения, имели небольшое время высвечивания.

Сцинтилляционные счетчики обладают большой эффективностью счета – до 100%. С помощью сцинтилляционных счетчиков можно по числу импульсов, возникающих в них в единицу времени, определить активность источника, а по величине тока в электрической цепи – мощность доз излучения. На этом принципе основано действие индивидуальных измерителей доз – ИД-11.

21. Полупроводниковые детекторы ионизирующих излучений.

Полупроводниковый датчик ионизирующего излучения — детектор элементарных частиц, который использует полупроводники (обычно кремний или германий) для обнаружения заряженных частиц или фотонов высоких энергий (ионизирующего излучения).

Принцип их действия аналогичен газоразрядным приборам, с тем отличием, что ионизируется объем полупроводника между двумя электродами. В простейшем случае это полупроводниковый диод. Для максимальной чувствительности такие детекторы имеют значительные размеры. Полупроводниковые детекторы нашли широкое применение в течение последних десятилетий, в частности, для гамма- и рентгеновской спектрометрии и как детекторы частиц.

Полупроводниковые детекторы имеют ряд преимуществ по сравнению с газоразрядными приборами. Большая плотность полупроводника увеличивает потери энергии детектируемой частицей, что увеличивает диапазон регистрируемых энергий. Меньшая энергия ионизации полупроводника улучшает энергетическое разрешение. Высокая подвижность носителей заряда улучшает временно́е разрешение.

Для уменьшения шумов и увеличения чувствительности полупроводниковые детекторы охлаждают до криогенных температур.

См. конец 19 вопроса.