सिंटिलेशन डिटेक्टर प्राथमिक कणों का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए माप उपकरणों में से एक हैं। उनकी विशेषता यह है कि पठन प्रकाश-संवेदी प्रणालियों के उपयोग के माध्यम से होता है। 1944 में यूरेनियम के विकिरण को मापने के लिए पहली बार इन उपकरणों का उपयोग किया गया था। काम करने वाले एजेंट के प्रकार के आधार पर कई प्रकार के डिटेक्टर होते हैं।
गंतव्य
सिंटिलेशन डिटेक्टरों का व्यापक रूप से निम्नलिखित उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है:
- पर्यावरण के विकिरण प्रदूषण का पंजीकरण;
- रेडियोधर्मी पदार्थों और अन्य भौतिक और रासायनिक अध्ययनों का विश्लेषण;
- अधिक जटिल डिटेक्टर सिस्टम लॉन्च करने के लिए एक तत्व के रूप में उपयोग करें;
- पदार्थों का स्पेक्ट्रोमेट्रिक अध्ययन;
- विकिरण सुरक्षा प्रणालियों में सिग्नलिंग घटक (उदाहरण के लिए, रेडियोधर्मी संदूषण के क्षेत्र में एक जहाज के प्रवेश के बारे में सूचित करने के लिए डिज़ाइन किए गए डोसिमेट्रिक उपकरण)।
काउंटर दोनों गुणवत्ता पंजीकरण का उत्पादन कर सकते हैंविकिरण और उसकी ऊर्जा को मापें।
डिटेक्टरों की व्यवस्था
एक जगमगाहट विकिरण संसूचक की मूल संरचना नीचे दिए गए चित्र में दिखाई गई है।
उपकरण के मुख्य तत्व इस प्रकार हैं:
- फोटोमल्टीप्लायर;
- क्रिस्टल जाली के उत्तेजना को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित करने और इसे ऑप्टिकल कनवर्टर में संचारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया;
- पहले दो उपकरणों के बीच ऑप्टिकल संपर्क;
- वोल्टेज स्टेबलाइजर;
- विद्युत आवेगों को रिकॉर्ड करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम।
प्रकार
विकिरण के संपर्क में आने पर प्रतिदीप्त होने वाले पदार्थ के प्रकार के अनुसार मुख्य प्रकार के जगमगाहट संसूचकों का निम्नलिखित वर्गीकरण होता है:
- अकार्बनिक क्षार हलाइड मीटर। उनका उपयोग अल्फा, बीटा, गामा और न्यूट्रॉन विकिरण को पंजीकृत करने के लिए किया जाता है। उद्योग में कई प्रकार के एकल क्रिस्टल का उत्पादन किया जाता है: सोडियम आयोडाइड, सीज़ियम, पोटेशियम और लिथियम, जिंक सल्फाइड, क्षारीय पृथ्वी धातु टंगस्टेट्स। वे विशेष अशुद्धियों से सक्रिय होते हैं।
- जैविक एकल क्रिस्टल और पारदर्शी समाधान। पहले समूह में शामिल हैं: एन्थ्रेसीन, टोलेन, ट्रांस-स्टिलबिन, नेफ़थलीन और अन्य यौगिक, दूसरे समूह में टेरफिनाइल, नेफ़थलीन के साथ एन्थ्रेसीन का मिश्रण, प्लास्टिक में ठोस समाधान शामिल हैं। उनका उपयोग समय मापन और तेज न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए किया जाता है। ऑर्गेनिक स्किन्टिलेटर्स में एक्टिवेटिंग एडिटिव्स नहीं हैंयोगदान।
- गैस माध्यम (He, Ar, Kr, Xe)। ऐसे संसूचकों का उपयोग मुख्य रूप से भारी नाभिकों के विखंडन अंशों का पता लगाने के लिए किया जाता है। विकिरण की तरंग दैर्ध्य पराबैंगनी स्पेक्ट्रम में होती है, इसलिए उन्हें उपयुक्त फोटोडायोड की आवश्यकता होती है।
100 keV तक की गतिज ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन डिटेक्टरों के लिए, 10 की एक बड़ी संख्या के साथ बोरान आइसोटोप के साथ सक्रिय जिंक सल्फाइड क्रिस्टल और 6Li का उपयोग किया जाता है। अल्फा कणों को पंजीकृत करते समय, एक पारदर्शी सब्सट्रेट पर एक पतली परत में जिंक सल्फाइड लगाया जाता है।
कार्बनिक यौगिकों में जगमगाता हुआ प्लास्टिक सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। वे उच्च आणविक प्लास्टिक में ल्यूमिनसेंट पदार्थों के समाधान हैं। बहुधा, जगमगाते प्लास्टिक पॉलीस्टाइनिन के आधार पर बनाए जाते हैं। अल्फा और बीटा विकिरण को पंजीकृत करने के लिए पतली प्लेटों का उपयोग किया जाता है, और गामा और एक्स-रे के लिए मोटी प्लेटों का उपयोग किया जाता है। वे पारदर्शी पॉलिश सिलेंडर के रूप में उत्पादित होते हैं। अन्य प्रकार के सिंटिलेटर्स की तुलना में, प्लास्टिक स्किन्टिलेटर्स के कई फायदे हैं:
- शॉर्ट फ्लैश टाइम;
- यांत्रिक क्षति, नमी का प्रतिरोध;
- विकिरण जोखिम की उच्च खुराक पर विशेषताओं की स्थिरता;
- कम लागत;
- बनाने में आसान;
- उच्च पंजीकरण दक्षता।
फोटोमल्टीप्लायर
इस उपकरण का मुख्य कार्यात्मक घटक एक फोटोमल्टीप्लायर है। यह घुड़सवार इलेक्ट्रोड की एक प्रणाली हैएक कांच की ट्यूब में। बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों से बचाने के लिए, इसे उच्च चुंबकीय पारगम्यता वाली सामग्री से बने धातु के आवरण में रखा जाता है। यह विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को ढाल देता है।
फोटोमल्टीप्लायर में, प्रकाश फ्लैश एक विद्युत आवेग में परिवर्तित हो जाता है, और विद्युत प्रवाह भी इलेक्ट्रॉनों के द्वितीयक उत्सर्जन के परिणामस्वरूप प्रवर्धित होता है। करंट की मात्रा डायनोड्स की संख्या पर निर्भर करती है। इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के कारण इलेक्ट्रॉनों का ध्यान केंद्रित होता है, जो इलेक्ट्रोड के आकार और उनके बीच की क्षमता पर निर्भर करता है। नॉक आउट चार्ज किए गए कण इंटरइलेक्ट्रोड स्पेस में त्वरित होते हैं और अगले डायनोड पर गिरने से एक और उत्सर्जन होता है। इससे इलेक्ट्रॉनों की संख्या कई गुना बढ़ जाती है।
सिंटिलेशन डिटेक्टर: यह कैसे काम करता है
काउंटर इस तरह काम करते हैं:
- आवेशित कण सिंटिलेटर के कार्यशील पदार्थ में प्रवेश करता है।
- क्रिस्टल, विलयन या गैस के अणुओं का आयनन और उत्तेजन होता है।
- अणु फोटॉन उत्सर्जित करते हैं और एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से के बाद वे संतुलन में लौट आते हैं।
- फोटोमल्टीप्लायर में, प्रकाश की फ्लैश "एम्पलीफाइड" होती है और एनोड से टकराती है।
- एनोड सर्किट विद्युत प्रवाह को बढ़ाता है और मापता है।
जगमगाहट डिटेक्टर के संचालन का सिद्धांत ल्यूमिनेसेंस की घटना पर आधारित है। इन उपकरणों की मुख्य विशेषता रूपांतरण दक्षता है - प्रकाश की एक फ्लैश की ऊर्जा का अनुपात एक कण द्वारा सिंटिलेटर के सक्रिय पदार्थ में खोई गई ऊर्जा का अनुपात है।
नकारात्मक पक्ष
जगमगाहट विकिरण डिटेक्टरों के लाभों में शामिल हैं:
- उच्च पहचान दक्षता, विशेष रूप से उच्च ऊर्जा शॉर्टवेव गामा किरणों के लिए;
- अच्छा अस्थायी समाधान, यानी दो वस्तुओं की एक अलग छवि देने की क्षमता (यह 10-10 s तक पहुंचती है);
- पता चला कणों की ऊर्जा का एक साथ माप;
- विभिन्न आकार के काउंटर बनाने की संभावना, तकनीकी समाधान की सरलता।
इन काउंटरों का नुकसान कम ऊर्जा वाले कणों के प्रति कम संवेदनशीलता है। जब उनका उपयोग स्पेक्ट्रोमीटर के हिस्से के रूप में किया जाता है, तो प्राप्त डेटा का प्रसंस्करण बहुत अधिक जटिल हो जाता है, क्योंकि स्पेक्ट्रम का एक जटिल रूप होता है।
