Sintilatsiya hisoblagichi ikkita komponentdan iborat, masalan, sintilator (fosfor) va fotoelektronik turdagi multiplikator. Asosiy konfiguratsiyada ishlab chiqaruvchilar ushbu hisoblagichga PMT impulslarini kuchaytirish va ro'yxatga olishni ta'minlaydigan elektr quvvati va radio uskunalari uchun manba qo'shdilar. Ko'pincha, ushbu tizimning barcha elementlarining kombinatsiyasi optik tizim - yorug'lik qo'llanmasi yordamida amalga oshiriladi. Keyingi maqolada biz sintilatsiya hisoblagichining ishlash printsipini ko'rib chiqamiz.
Ishning xususiyatlari
Ssintillyatsion hisoblagich qurilmasi ancha murakkab, shuning uchun bu mavzuga ko'proq e'tibor qaratish lozim. Ushbu apparatning ishlashining mohiyati quyidagicha.
Qurilmaga zaryadlangan zarracha kiradi, buning natijasida barcha molekulalar qo'zg'aladi. Ushbu ob'ektlar ma'lum vaqtdan keyin joylashadilar va bu jarayonda ular fotonlar deb ataladigan narsalarni chiqaradilar. Bu butun jarayon yorug'lik chaqnashi uchun zarurdir. Ba'zi fotonlar fotokatodga o'tadi. Bu jarayon fotoelektronlarning paydo bo'lishi uchun zarur.
Fotoelektronlar fokuslanadi va ularga yetkaziladioriginal elektrod. Ushbu harakat PMT deb ataladigan ishi tufayli sodir bo'ladi. Keyingi harakatlarda bir xil elektronlar soni bir necha bor ortadi, bu elektron emissiyasi bilan osonlashadi. Natijada kuchlanish paydo bo'ladi. Bundan tashqari, u faqat darhol ta'sirini oshiradi. Pulsning davomiyligi va chiqishdagi amplitudasi xarakterli xususiyatlar bilan belgilanadi.
Fosfor oʻrniga nima ishlatiladi?
Ushbu apparatda fosfor kabi elementni almashtirish ixtiro qilingan. Odatda ishlab chiqaruvchilar quyidagilardan foydalanadilar:
- organik turdagi kristallar;
- suyuq sintillyatorlar, ular ham organik boʻlishi kerak;
- plastmassadan tayyorlangan qattiq sintillyatorlar;
- gazli sintillyatorlar.
Fosfor oʻrnini bosish haqidagi maʼlumotlarni koʻrib chiqsangiz, ishlab chiqaruvchilar koʻp hollarda faqat organik moddalardan foydalanishini koʻrishingiz mumkin.
Asosiy xususiyat
Ssintillyatsion hisoblagichlarning asosiy xarakteristikasi haqida gapirish vaqti keldi. Avvalo, yorug'lik chiqishi, radiatsiya, uning spektral tarkibi va sintillyatsiyaning davomiyligini ta'kidlash kerak.
Har xil zaryadlangan zarrachalarni sintilatordan oʻtkazish jarayonida maʼlum miqdordagi fotonlar hosil boʻladi, ular shu yerda yoki boshqa energiyani olib yuradi. Ishlab chiqarilgan fotonlarning katta qismi tankning o'zida so'riladi va yo'q qilinadi. Fotonlar o'rnigaso'rilsa, boshqa turdagi zarrachalar hosil bo'ladi, ular bir oz kamroq tabiatdagi energiyani ifodalaydi. Bu barcha harakatlar natijasida xossalari faqat sintilatorga xos bo'lgan fotonlar paydo bo'ladi.
Chiroq chiqish
Keyin, sintilatsiya hisoblagichi va uning ishlash printsipini ko'rib chiqing. Endi yorug'lik chiqishiga e'tibor beraylik. Bu jarayon konversiya tipidagi samaradorlik deb ham ataladi. Yorug'lik chiqishi - bu chiqadigan energiyaning sintilatorda yo'qolgan zaryadlangan zarracha energiyasiga nisbati.
Bu harakatda fotonlarning oʻrtacha soni faqat tashqariga chiqadi. Bu fotonlarning o'rtacha tabiatining energiyasi deb ham ataladi. Qurilmada mavjud bo'lgan zarralarning har biri monoenergetikani emas, balki faqat spektrni uzluksiz tarmoqli sifatida chiqaradi. Axir, bu ishning o'ziga xos xususiyati.
Eng muhim narsaga e'tibor berish kerak, chunki fotonlarning bu spektri bizga ma'lum bo'lgan sintilatorni mustaqil ravishda tark etadi. Bu PMT spektral xarakteristikasi bilan mos kelishi yoki hech bo'lmaganda qisman mos kelishi muhimdir. Boshqa xarakteristikaga ega sintilator elementlarining bir-biriga mos kelishi faqat ishlab chiqaruvchilar tomonidan kelishilgan koeffitsient bilan aniqlanadi.
Ushbu koeffitsientda tashqi turdagi spektr yoki fotonlarimiz spektri ushbu qurilmaning tashqi muhitiga kiradi. Bugungi kunda "scintillation samaradorligi" degan narsa bor. Bu qurilma bilan taqqoslashboshqa PMT maʼlumotlari.
Ushbu kontseptsiya bir nechta jihatlarni birlashtiradi:
- Effektivlik so'rilgan energiya birligi uchun sintilator chiqaradigan fotonlar sonini hisobga oladi. Bu indikator qurilmaning fotonlarga sezgirligini ham hisobga oladi.
- Ushbu ishning samaradorligi, qoida tariqasida, standart sifatida qabul qilingan sintillyatorning ssintillyatsion samaradorligi bilan solishtirish orqali baholanadi.
Turli nurlanish oʻzgarishlari
Sintilatsiya hisoblagichining ishlash printsipi ham quyidagi muhim jihatdan iborat. Scintillation ma'lum o'zgarishlarga duch kelishi mumkin. Ular maxsus qonunga muvofiq hisoblanadi.
Unda I0 biz ko'rib chiqayotgan sintillyatsiyaning maksimal intensivligini bildiradi. t0ko'rsatkichiga kelsak - bu doimiy qiymat bo'lib, u zaiflash deb ataladigan vaqtni bildiradi. Bu pasayish intensivlik qiymatining ma'lum (e) marta pasaygan vaqtini ko'rsatadi.
Shuningdek, fotonlar soniga ham e'tibor qaratish lozim. U qonunimizda n harfi bilan belgilangan.
Stintilatsiya jarayonida chiqarilgan fotonlarning umumiy soni qayerda. Bu fotonlar ma'lum bir vaqtda chiqariladi va qurilmada qayd etiladi.
Fosfor ish jarayonlari
Avval yozganimizdek, sintilatsiya hisoblagichlarifosfor kabi elementning ishi asosida harakat qiladi. Ushbu elementda luminesans deb ataladigan jarayon amalga oshiriladi. Va u bir necha turlarga bo'linadi:
- Birinchi tur - floresans.
- Ikkinchi tur - fosforessensiya.
Bu ikki tur birinchi navbatda vaqt jihatidan farq qiladi. Miltillash deb ataladigan narsa boshqa jarayon bilan birgalikda yoki 10-8 sek.lik vaqt oraligʻida sodir boʻlsa, bu jarayonning birinchi turi hisoblanadi. Ikkinchi turga kelsak, bu erda vaqt oralig'i oldingi turga qaraganda bir oz ko'proq. Vaqt bo'yicha bu nomuvofiqlik yuzaga keladi, chunki bu interval atomning notinch holatdagi hayotiga to'g'ri keladi.
Jami, birinchi jarayonning davomiyligi u yoki bu atomning bezovtalik indeksiga umuman bog'liq emas, lekin bu jarayonning chiqishiga kelsak, bu elementning qo'zg'aluvchanligi unga ta'sir qiladi. Shuni ham ta'kidlash joizki, ba'zi kristallar bezovta bo'lganda, chiqish deb ataladigan tezlik fotoqo'zg'alishdan bir oz kamroq bo'ladi.
Fosforessensiya nima?
Ssintilatsiya hisoblagichining afzalliklari fosforessensiya jarayonini o'z ichiga oladi. Ushbu kontseptsiya ostida ko'pchilik faqat luminesansni tushunadi. Shuning uchun biz ushbu jarayonga asoslanib, ushbu xususiyatlarni ko'rib chiqamiz. Bu jarayon muayyan turdagi ish tugagandan so'ng jarayonning davomi deb ataladi. Kristalli fosforlarning fosforessensiyasi qo'zg'alish paytida paydo bo'lgan elektronlar va teshiklarning rekombinatsiyasidan kelib chiqadi. Albattafosfor ob'ektlari, jarayonni sekinlashtirish mutlaqo mumkin emas, chunki elektronlar va ularning teshiklari tuzoqqa tushadi. Aynan shu tuzoqlardan ular mustaqil ravishda chiqarilishi mumkin, ammo buning uchun ular, boshqa moddalar singari, qo'shimcha energiya ta'minotini olishlari kerak.
Shu munosabat bilan jarayonning davomiyligi ham ma'lum bir haroratga bog'liq. Agar jarayonda organik tabiatning boshqa molekulalari ham ishtirok etsa, fosforlanish jarayoni ular metastabil holatda bo'lgan taqdirdagina sodir bo'ladi. Va bu molekulalar normal holatga kira olmaydi. Faqat bu holatda biz bu jarayonning tezlik va haroratning o'ziga bog'liqligini ko'rishimiz mumkin.
Hisoblagichlarning xususiyatlari
Ushbu bo'limda biz ko'rib chiqamiz. Avvalo, biz qurilmaning afzalliklarini ta'riflaymiz, chunki ular juda ko'p.
Mutaxassislar vaqtinchalik qobiliyatning ancha yuqori ekanligini ta'kidlashadi. Vaqt o'tishi bilan ushbu qurilma tomonidan chiqarilgan bitta impuls o'n soniyadan oshmaydi. Ammo bu muayyan qurilmalardan foydalanilganda sodir bo'ladi. Ushbu hisoblagich bu ko'rsatkichni mustaqil zaryadga ega bo'lgan boshqa analoglardan bir necha baravar kamroq. Bu uning ishlatilishiga katta hissa qo'shadi, chunki hisoblash tezligi bir necha marta oshadi.
Bu turdagi hisoblagichlarning keyingi ijobiy sifati kech impulsning juda kichik ko'rsatkichidir. Ammo bunday jarayon faqat zarralar ro'yxatga olish muddatidan o'tgandan keyin amalga oshiriladi. xuddi shundayushbu turdagi qurilmalarning puls vaqtini bevosita tejash imkonini beradi.
Shuningdek, sintilatsiya hisoblagichlari neyronlar va ularning nurlarini o'z ichiga olgan ma'lum zarrachalarni ro'yxatga olishning ancha yuqori darajasiga ega. Ro'yxatga olish darajasini oshirish uchun bu zarralar detektorlar deb ataladigan narsalar bilan reaksiyaga kirishishi shart.
Qurilmalar ishlab chiqarish
Ssintilatsiya hisoblagichini kim ixtiro qilgan? Buni 1947 yilda nemis fizigi Kalman Xartmut Pol amalga oshirdi va 1948 yilda olim neytron rentgenografiyasini ixtiro qildi. Sintilatsiya hisoblagichining ishlash printsipi uni juda katta hajmda ishlab chiqarishga imkon beradi. Bu ultrabinafsha nurlarni o'z ichiga olgan juda katta energiya oqimining germetik tahlilini o'tkazishga yordam beradi.
Shuningdek, qurilmaga neytronlar juda yaxshi ta'sir o'tkazishi mumkin bo'lgan ba'zi moddalarni kiritish mumkin. Bu, albatta, bunday hisoblagichni ishlab chiqarish va kelajakda foydalanishda bevosita ijobiy fazilatlarga ega.
Dizayn turi
Stintilatsiya hisoblagichining zarralari uning yuqori sifatli ishlashini ta'minlaydi. Iste'molchilar qurilmaning ishlashi uchun quyidagi talablarga ega:
- fotokatod deb ataladigan yorug'lik to'plamining eng yaxshi ko'rsatkichidir;
- ushbu fotokatodda yorugʻlikning yagona taqsimot turi mavjud;
- qurilmadagi keraksiz zarralar qoraygan;
- magnit maydonlar butun tashuvchi jarayonga mutlaqo ta'sir qilmaydi;
- koeffitsientbu holatda barqaror.
Kamchiliklari ssintilatsiya hisoblagichi eng minimal darajaga ega. Ishni bajarayotganda, impulslarning signal turlarining amplitudasining boshqa amplituda turlariga mos kelishini ta'minlash kerak.
Kompaniyadagi qadoqlash
Ssintilatsiya hisoblagichi ko'pincha bir tomoni shisha bo'lgan metall idishga qadoqlanadi. Bundan tashqari, konteynerning o'zi va sintilator o'rtasida ultrabinafsha nurlar va issiqlikning kirib kelishiga to'sqinlik qiluvchi maxsus material qatlami qo'yiladi. Plastik sintillyatorlarni muhrlangan idishlarga qadoqlash shart emas, ammo barcha qattiq sintillyatorlarning bir uchida chiqish oynasi bo'lishi kerak. Ushbu jihozning qadoqlanishiga e'tibor berish juda muhim.
Meter imtiyozlari
Ssintilatsiya hisoblagichining afzalliklari quyidagilardan iborat:
- Ushbu qurilmaning sezgirligi har doim eng yuqori darajada va uning bevosita samaradorligi bunga bogʻliq.
- Uskunaning imkoniyatlari keng koʻlamli xizmatlarni oʻz ichiga oladi.
- Ayrim zarrachalarni farqlash qobiliyati faqat ularning energiyasi haqidagi ma'lumotlardan foydalanadi.
Yuqoridagi koʻrsatkichlarga koʻra, bu turdagi hisoblagichlar oʻzining barcha raqobatchilarini ortda qoldirdi va haqli ravishda oʻz turidagi eng yaxshi qurilmaga aylandi.
Shuningdek, uning kamchiliklari sezgir idrokni o'z ichiga olishini ta'kidlash kerak.ma'lum haroratdagi o'zgarishlar, shuningdek, atrof-muhit sharoitlari.
