Сцинтиляційний метод реєстрації

Робота сцинтиляційних лічильників заснована на реєстрації спалахів видимого світла, які виникають при попаданні заряджених часток в речовини-сцинтилятори. Оскільки спалахи володіють дуже малою інтенсивністю, для їх реєстрації використовують фотоелектронні помножувачі ФЕП – прилади, які дозволяють перетворювати світло в електричний імпульс і підсилити цей імпульс в сотні міліонів разів. Сцинтилятор і фотопомножувач являє собою основні компоненти сцинтиляційного лічильника. Сцинтиляційні лічильники можуть працювати при дуже великих інтенсивностях випромінень і володіють високою розподільною здатністю по часу.

В ФЕП значне підсилення електронного струму спостерігаеться за рахунок вторинної емісії електронів на діодах. Коефіцієнт підсилення фотоелектронних помножувачів досягає 10⁵-10¹⁰.

Сцинтиляційні лічильники можна використовувати для вимірювання числа заряджених часток, - квантів, швидких і повільних нейтронів; для вимірювання потужності дози від і нейтронного випромінень; для дослідження спектрів - і нейтронного випромінень.

Сцинтиляційний метод має ряд переваг перед іншими методами. Перш за все це висока ефективність для проникаючих випромінень, малий час висвічування сцинтиляторів (для неорганічних кристалів – 10^-7 с, для органічних – 10^-8-10^-9 с). Це забеспечує високу часову розподільну здатність сцинтиляційних лічильників або малий “мертвий” час лічильників, що дозволяє проводити вимірювання з короткоживучими радіонуклеідами.

Сцинтиляційні лічильники мають чутливість на декілька порядків вище, ніж іонізаційні камери і газові пропорційні лічильники. Для ряду сцинтиляторів і для відповідних випромінень існує пропорційність між амплітудою світлового імпульсу і енергією часток, що зручно при спектрометрії іонізуючих випромінень.

Розглянем схему сцинтиляційного лічильника і процеси, які відбуваються в ньому (рис. 9.4). Іонізуюче випромінення, яке виходе з джерела 1, поступає в сцинтилятор 2 і створює в ньому сцинтиляційні спалахи. Частина фотонів, які випускаються сцинтилятором, подається на катод ФЕП-3 – балон, в якому створено вакуум. На одну з ділянок внутрішньої поверхні ФЕП нанесено напівпрозорий сур’мяно-цезієвий шар, який слугує катодом. Під дією фотонів з катоду вириваються фотоелетрони, які пройшовши фокусуючу діафрагму 4, електричним полем послідовно направляються на електроди – помножувачі (діоди або емітери) 5 і збираються на аноді (колекторі) 6. Для живлення ФЕП використовуються джерела стабілізованого наруження 1000-2200 В і розподілювач напруги 7.

Рис. 9.4. Схема сцинтиляційного лічильника

Далі через анод потече струм і на опорі 8 з’явиться імпульс напруги, який, пройшовши підсилювач 9, поступає на перераховуючий пристрій 10 і лічильник 11.

Фотографічний метод реєстрації

Цей метод використовується для індивідуального контролю дози рентгенівського і нейтронного випромінень, а також при вимірюванні космічних випромінень. В металоведенні цей метод широко використовується для проведення авторадіографічного аналізу розподілення різних легуючих елементів (їх ізотопів).

В склад світлочутливої емульсії входить бромисте срібло AgBr (або хлористе срібло AgCl), яке знаходиться всередині шару желатину. При опроміненні надчутливого шару - квантами вплив здійснюють електрони, утворенні в самому шарі фотоемульсії. Електрони взаємодіють з бромистим сріблом, нейтралізуючи додатній іон срібла і утворюючи таким чином на поверхні зерен центри проявлення – атоми металічного срібла. Під дією проявника ці центри сприяють відновленню металічного срібла з зерен бромистого срібла. При фіксуванні відбуваються процеси розчинення і видалення з емульсії кристалів бромистого срібла, які не містять центрів проявлення.

Для підвищення чутливості фотоемульсій використовують підсилюючі люмінісцентні екрани у вигляді пресованих таблеток з неорганічних сцинтиляторів.

Для визначення щільності почорніння фотоплівки використовують мікрофотометри.

Фотографічний метод дозиметрії має ряд переваг перед іншими методами дозиметрії, головні з яких: можливість масового використання для індивідуального контролю, документальна реєстрація отриманної дози опромінення, несприйняття до ударів, різкій зміні температур.

Фотографічний метод має недоліки: відносно невелика чутливість до малих доз випромінення, неможливість вимірювання отриманої дози безпосередньо в процесі опромінення, залежність показників від умов обробки плівки.

Калориметричний метод дозиметрії заснований на вимірюванні підвищення температури, збільшення об’єму поглинаючого тіла, а також кількості речовини, яка перейшла з однієї фази в іншу (рідкий азот, гозаподібний азот); використовується для вимірювання достатньо великих потужностей доз.

Порядок виконання роботи

1.Ознайомитися з пристроєм і методами безпечної роботи з джерелами іонізуючих випромінювань.

2.Побудувати градуювальні криві для лічильників різних типів з метою визначення робочого ділянки характеристики.

3.Побудувати залежність швидкості рахунку від відстані між джерелами і лічильниками.

Контрольні питання

1.Классіфікація приладів, що реєструють іонізуюче випромінювання.

2.Структурная схема установки для вимірювання кількісних характеристик іонізуючого випромінювання.

3.Що таке детектор випромінювання?

4.Класифікація детекторів іонізуючого випромінювання.

5.Сущність іонізаційного методу реєстрації випромінювань.

6.Прінціпи роботи іонізаційної камери.

7.Вольт-амперна характеристика іонізаційної камери.

8.В яких областях вольт-амперної характеристики працюють іонізаційні камери, пропорційні лічильники і лічильники Гейгера – Мюллера.

9.Вибір робочої точки (по напрузі) для іонізаційних камер.

10.Що таке темновий струм іонізаційної камери?

11.Що називають газовими лічильниками?

12.Устройство і принцип роботи пропорційного лічильника.

13.Устройство і принцип роботи лічильників Гейгера - Мюллера, рахункова характеристика.

14.Способи запобігання багаторазових розрядів в лічильниках Гейгера - Мюллера.

15.Устройство і принцип дії сцинтиляційних лічильників.

16.Області застосування сцинтиляційних лічильників; їх переваги та недоліки.

17.Схема сцинтиляційного лічильника і процеси, що відбуваються в ньому.

18.Фотографічний метод реєстрації іонізуючого випромінювання, його переваги та недоліки.

19. Вплив іонізуючого випромінювання на фотоемульсію.

20. Суть калориметричного методу дозиметрії.

[13, с. 93-212, 15, с. 155; 1б]