كاشفات التلألؤ هي أحد أنواع معدات القياس المصممة لاكتشاف الجسيمات الأولية. ميزتهم هي أن القراءة تحدث من خلال استخدام أنظمة حساسة للضوء. لأول مرة تم استخدام هذه الأجهزة في عام 1944 لقياس إشعاع اليورانيوم. هناك عدة أنواع من أجهزة الكشف حسب نوع عامل العمل.
الوجهة
تستخدم كاشفات التلألؤ على نطاق واسع للأغراض التالية:
- تسجيل التلوث الإشعاعي للبيئة ؛
- تحليل المواد المشعة وغيرها من الدراسات الفيزيائية والكيميائية ؛
- استخدمه كعنصر لإطلاق أنظمة كشف أكثر تعقيدًا ؛
- دراسة طيفية للمواد ؛
- مكون إشارات في أنظمة الحماية من الإشعاع (على سبيل المثال ، معدات قياس الجرعات المصممة للإبلاغ عن دخول سفينة إلى منطقة تلوث إشعاعي).
يمكن أن تنتج العدادات كلا من تسجيل الجودةالاشعاع وقياس طاقته.
ترتيب الكاشفات
يظهر الهيكل الأساسي لكاشف إشعاع التلألؤ في الشكل أدناه.
العناصر الرئيسية للمعدات هي كما يلي:
- مضاعف ضوئي ؛
- وميض مصمم لتحويل إثارة الشبكة البلورية إلى ضوء مرئي ونقله إلى المحول البصري ؛
- اتصال بصري بين أول جهازين ؛
- مثبت الجهد
- نظام إلكتروني لتسجيل النبضات الكهربائية
أنواع
يوجد التصنيف التالي للأنواع الرئيسية لأجهزة كشف الوميض حسب نوع المادة التي تتألق عند تعرضها للإشعاع:
- عدادات هاليد قلوية غير عضوية. يتم استخدامها لتسجيل إشعاع ألفا وبيتا وجاما والنيوترون. يتم إنتاج عدة أنواع من البلورات المفردة في الصناعة: يوديد الصوديوم والسيزيوم والبوتاسيوم والليثيوم وكبريتيد الزنك وتنغستات الفلزات الأرضية القلوية. يتم تفعيلها بشوائب خاصة.
- بلورات عضوية مفردة ومحاليل شفافة. المجموعة الأولى تشمل: أنثراسين ، تولان ، ترانس ستيلبين ، نفثالين ومركبات أخرى ، المجموعة الثانية تشمل تيرفينيل ، مخاليط أنثراسين مع النفثالين ، محاليل صلبة في اللدائن. يتم استخدامها لقياس الوقت وللكشف عن النيوترونات السريعة. تنشيط المضافات في وميض العضوية ليست كذلكالمساهمة
- وسط غاز (He ، Ar ، Kr ، Xe). تستخدم هذه الكواشف بشكل أساسي للكشف عن شظايا الانشطار من النوى الثقيلة. يقع الطول الموجي للإشعاع في الطيف فوق البنفسجي ، لذا فهي تتطلب ثنائيات ضوئية مناسبة.
بالنسبة لكاشفات النيوترونات المتلألئة ذات الطاقة الحركية التي تصل إلى 100 كيلو فولت ، يتم استخدام بلورات كبريتيد الزنك باستخدام نظير بورون بعدد كتلته 10 و 6Li. عند تسجيل جسيمات ألفا ، يتم تطبيق كبريتيد الزنك في طبقة رقيقة على طبقة سفلية شفافة.
لدائن التلألؤ هي الأكثر استخدامًا من بين المركبات العضوية. إنها محاليل من مواد مضيئة في لدائن عالية الجزيئية. في أغلب الأحيان ، يتم تصنيع اللدائن المتلألئة على أساس البوليسترين. تستخدم الألواح الرقيقة لتسجيل إشعاع ألفا وبيتا ، وتستخدم الألواح السميكة في أشعة جاما والأشعة السينية. يتم إنتاجها في شكل اسطوانات شفافة مصقولة. بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من أجهزة التلألؤ ، تتمتع أجهزة التلألؤ البلاستيكية بالعديد من المزايا:
- وقت فلاش قصير ؛
- مقاومة التلف الميكانيكي والرطوبة ؛
- ثبات الخصائص عند الجرعات العالية من التعرض للإشعاع ؛
- تكلفة منخفضة
- سهل الصنع
- كفاءة تسجيل عالية.
مضاعفات ضوئية
المكون الوظيفي الرئيسي لهذه المعدات هو المضاعف الضوئي. إنه نظام من الأقطاب الكهربائية المركبةفي أنبوب زجاجي. للحماية من المجالات المغناطيسية الخارجية ، يتم وضعها في غلاف معدني مصنوع من مادة ذات نفاذية مغناطيسية عالية. هذا يحمي من التداخل الكهرومغناطيسي.
في المضاعف الضوئي ، يتم تحويل وميض الضوء إلى نبضة كهربائية ، ويتم تضخيم التيار الكهربائي أيضًا نتيجة الانبعاث الثانوي للإلكترونات. يعتمد مقدار التيار على عدد الديودات. يحدث تركيز الإلكترونات بسبب المجال الكهروستاتيكي ، والذي يعتمد على شكل الأقطاب الكهربائية والإمكانات بينهما. يتم تسريع الجسيمات المشحونة المنهارة في الفضاء بين الأقطاب الكهربائية ، وتسبب سقوطها على الدينود التالي انبعاثًا آخر. نتيجة لذلك ، يزداد عدد الإلكترونات عدة مرات.
كاشف الوميض: كيف يعمل
عدادات تعمل على النحو التالي:
- يدخل الجسيمات المشحونة إلى مادة العمل للوميض.
- يحدث تأين وإثارة الكريستال أو المحلول أو جزيئات الغاز.
- الجزيئات تصدر فوتونات وبعد جزء من المليون من الثانية تعود إلى التوازن.
- في المضاعف الضوئي ، يتم تضخيم وميض الضوء ويضرب الأنود.
- تقوم دائرة الأنود بتضخيم وقياس التيار الكهربائي.
يعتمد مبدأ تشغيل كاشف التلألؤ على ظاهرة التلألؤ. السمة الرئيسية لهذه الأجهزة هي كفاءة التحويل - نسبة طاقة وميض الضوء إلى الطاقة المفقودة بواسطة جسيم في المادة الفعالة لللمع.
إيجابيات وسلبيات
تشمل مزايا أجهزة كشف الإشعاع الوامض:
- كفاءة عالية في الكشف ، خاصة بالنسبة لأشعة جاما ذات الموجات القصيرة ذات الطاقة العالية ؛
- دقة زمنية جيدة ، أي القدرة على إعطاء صورة منفصلة لكائنين (تصل إلى 10-10ث) ؛
- قياس متزامن لطاقة الجسيمات المكتشفة ؛
- إمكانية تصنيع عدادات بأشكال مختلفة ، بساطة الحل التقني
عيوب هذه العدادات هي الحساسية المنخفضة للجزيئات ذات الطاقة المنخفضة. عند استخدامها كجزء من أجهزة قياس الطيف ، تصبح معالجة البيانات التي تم الحصول عليها أكثر تعقيدًا ، نظرًا لأن الطيف له شكل معقد.
