เครื่องมือตรวจจับแบบซินทิลเลชันเป็นอุปกรณ์ตรวจวัดประเภทหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับอนุภาคมูลฐาน คุณลักษณะของพวกเขาคือการอ่านเกิดขึ้นจากการใช้ระบบที่ไวต่อแสง เป็นครั้งแรกที่เครื่องมือเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในปี 2487 เพื่อวัดการแผ่รังสีของยูเรเนียม เครื่องตรวจจับมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับประเภทของตัวแทนการทำงาน
ปลายทาง
เครื่องตรวจจับการเรืองแสงวาบถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ดังต่อไปนี้:
- การลงทะเบียนมลพิษทางรังสีของสิ่งแวดล้อม
- การวิเคราะห์วัสดุกัมมันตภาพรังสีและการศึกษาทางกายภาพและเคมีอื่นๆ
- ใช้เป็นองค์ประกอบในการเปิดระบบตรวจจับที่ซับซ้อนมากขึ้น
- การศึกษาสเปกโตรเมทริกซ์ของสาร
- ส่วนประกอบสัญญาณในระบบป้องกันรังสี (เช่น อุปกรณ์วัดปริมาณรังสีที่ออกแบบมาเพื่อแจ้งเตือนเมื่อเรือเข้าสู่โซนที่มีการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสี)
เคาน์เตอร์ผลิตได้ทั้งทะเบียนคุณภาพรังสีและวัดพลังงาน
การจัดเตรียมเครื่องตรวจจับ
โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องตรวจจับรังสีแบบวาววับแสดงในรูปด้านล่าง
ส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์มีดังนี้:
- ตัวคูณภาพ;
- scintillator ออกแบบมาเพื่อแปลงแรงกระตุ้นของตาข่ายคริสตัลเป็นแสงที่มองเห็นได้และส่งไปยังตัวแปลงออปติคัล
- หน้าสัมผัสระหว่างสองอุปกรณ์แรก;
- กันโคลง;
- ระบบอิเล็กทรอนิกส์สำหรับบันทึกแรงกระตุ้นไฟฟ้า
ประเภท
มีการจำแนกประเภทของเครื่องตรวจจับการเรืองแสงวาบตามประเภทของสารที่เรืองแสงเมื่อสัมผัสกับรังสีดังต่อไปนี้:
- เมตรอนินทรีย์เฮไลด์. ใช้ในการลงทะเบียนรังสีอัลฟา เบต้า แกมมา และนิวตรอน อุตสาหกรรมผลิตผลึกเดี่ยวหลายประเภท: โซเดียมไอโอไดด์ ซีเซียม โพแทสเซียมและลิเธียม ซิงค์ซัลไฟด์ ทังสเตนโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท พวกมันถูกกระตุ้นด้วยสิ่งสกปรกพิเศษ
- ผลึกเดี่ยวอินทรีย์และสารละลายโปร่งใส กลุ่มแรกประกอบด้วย: แอนทราซีน โทเลน ทรานส์-สติลบีน แนฟทาลีน และสารประกอบอื่นๆ กลุ่มที่สองประกอบด้วย เทอร์ฟีนิล ของผสมของแอนทราซีนกับแนฟทาลีน สารละลายที่เป็นของแข็งในพลาสติก ใช้สำหรับวัดเวลาและตรวจจับนิวตรอนเร็ว ไม่กระตุ้นสารเติมแต่งในสารเรืองแสงวาบอินทรีย์สนับสนุน
- แก๊สกลาง (He, Ar, Kr, Xe). เครื่องตรวจจับดังกล่าวส่วนใหญ่ใช้เพื่อตรวจจับชิ้นส่วนฟิชชันของนิวเคลียสหนัก ความยาวคลื่นของรังสีอยู่ในสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีโฟโตไดโอดที่เหมาะสม
สำหรับเครื่องตรวจจับนิวตรอนแบบเรืองแสงวาบที่มีพลังงานจลน์สูงถึง 100 keV ผลึกสังกะสีซัลไฟด์ที่ถูกกระตุ้นด้วยไอโซโทปโบรอนที่มีเลขมวล 10 และ 6Li ถูกนำมาใช้ เมื่อลงทะเบียนอนุภาคแอลฟา สังกะสีซัลไฟด์จะถูกทาเป็นชั้นบางๆ บนพื้นผิวโปร่งใส
ในบรรดาสารประกอบอินทรีย์ พลาสติกที่เรืองแสงวาบเป็นพลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เป็นสารละลายของสารเรืองแสงในพลาสติกโมเลกุลสูง ส่วนใหญ่แล้วพลาสติกที่เรืองแสงวาบนั้นทำมาจากโพลีสไตรีน แผ่นบางใช้สำหรับบันทึกรังสีอัลฟาและเบต้า และแผ่นหนาใช้สำหรับรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ ผลิตในรูปทรงกระบอกขัดเงาใส เรืองแสงวาบแบบพลาสติกมีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ชนิดอื่น:
- แฟลชสั้น;
- ทนต่อความเสียหายทางกล ความชื้น
- ความคงตัวของลักษณะเฉพาะเมื่อได้รับรังสีในปริมาณสูง
- ราคาถูก;
- ทำง่าย;
- ประสิทธิภาพการลงทะเบียนสูง
ตัวคูณภาพ
ส่วนประกอบการทำงานหลักของอุปกรณ์นี้คือตัวคูณภาพ เป็นระบบของอิเล็กโทรดที่ติดตั้งในหลอดแก้ว เพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กภายนอก มันถูกวางไว้ในปลอกโลหะที่ทำจากวัสดุที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง ซึ่งจะป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
ในตัวคูณแสง แสงแฟลชจะถูกแปลงเป็นแรงกระตุ้นไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าก็ถูกขยายเช่นกันอันเป็นผลมาจากการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ ปริมาณกระแสขึ้นอยู่กับจำนวนของไดโนด การโฟกัสของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นเนื่องจากสนามไฟฟ้าสถิต ซึ่งขึ้นอยู่กับรูปร่างของอิเล็กโทรดและศักย์ไฟฟ้าระหว่างอิเล็กตรอน อนุภาคที่มีประจุที่ถูกกระแทกจะถูกเร่งในพื้นที่ interelectrode และตกบนไดโนดถัดไปทำให้เกิดการปล่อยก๊าซอื่น ด้วยเหตุนี้จำนวนอิเล็กตรอนจึงเพิ่มขึ้นหลายเท่า
ตัวตรวจจับการเรืองแสงวาบ: มันทำงานอย่างไร
เคาน์เตอร์ทำงานแบบนี้:
- อนุภาคที่มีประจุเข้าสู่สารออกฤทธิ์ของเรืองแสงวาบ
- เกิดไอออนไนซ์และกระตุ้นของผลึก สารละลาย หรือโมเลกุลของแก๊ส
- โมเลกุลปล่อยโฟตอนและหลังจากนั้นหนึ่งในล้านของวินาทีก็จะกลับสู่สมดุล
- ในตัวคูณแสง แฟลชของแสงจะ "ขยาย" และกระทบกับขั้วบวก
- วงจรแอโนดขยายและวัดกระแสไฟฟ้า
หลักการทำงานของตัวตรวจจับการเรืองแสงวาบขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การเรืองแสง ลักษณะสำคัญของอุปกรณ์เหล่านี้คือประสิทธิภาพการแปลง - อัตราส่วนของพลังงานของแสงวาบต่อพลังงานที่สูญเสียไปโดยอนุภาคในสารออกฤทธิ์ของเรืองแสงวาบ
ข้อดีและข้อเสีย
ประโยชน์ของเครื่องตรวจจับรังสีแบบวาววับ ได้แก่:
- ประสิทธิภาพการตรวจจับสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรังสีแกมมาคลื่นสั้นพลังงานสูง
- ความละเอียดชั่วขณะที่ดี นั่นคือ ความสามารถในการให้ภาพแยกของสองวัตถุ (ถึง 10-10 s);
- วัดพลังงานของอนุภาคที่ตรวจพบพร้อมกัน
- ความเป็นไปได้ของเคาน์เตอร์การผลิตรูปทรงต่างๆ ความเรียบง่ายของการแก้ปัญหาทางเทคนิค
ข้อเสียของตัวนับเหล่านี้คือความไวต่ำต่ออนุภาคที่มีพลังงานต่ำ เมื่อใช้เป็นส่วนหนึ่งของสเปกโตรมิเตอร์ การประมวลผลข้อมูลที่ได้รับจะซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากสเปกตรัมมีรูปแบบที่ซับซ้อน
