სცინტილაციის მრიცხველი შედგება ორი კომპონენტისგან, როგორიცაა სკინტილატორი (ფოსფორი) და ფოტოელექტრონული ტიპის მულტიპლიკატორი. ძირითად კონფიგურაციაში, მწარმოებლებმა დაამატეს ამ მრიცხველს ელექტროენერგიის და რადიო მოწყობილობების წყარო, რომელიც უზრუნველყოფს PMT პულსების გაძლიერებას და რეგისტრაციას. ხშირად, ამ სისტემის ყველა ელემენტის კომბინაცია ხორციელდება ოპტიკური სისტემის გამოყენებით - მსუბუქი სახელმძღვანელო. შემდგომ სტატიაში განვიხილავთ სცინტილაციის მრიცხველის მუშაობის პრინციპს.
მუშაობის თავისებურებები
სკინტილაციის მრიცხველის მოწყობილობა საკმაოდ რთულია, ამიტომ ამ თემას მეტი ყურადღება სჭირდება. ამ აპარატის მუშაობის არსი შემდეგია.
მოწყობილობაში ხვდება დამუხტული ნაწილაკი, რის შედეგადაც ყველა მოლეკულა აღგზნებულია. ეს ობიექტები გარკვეული პერიოდის შემდეგ წყდება და ამ პროცესში ისინი ათავისუფლებენ ე.წ. მთელი ეს პროცესი აუცილებელია სინათლის ციმციმის შესაქმნელად. გარკვეული ფოტონები გადადიან ფოტოკათოდში. ეს პროცესი აუცილებელია ფოტოელექტრონების გამოჩენისთვის.
ფოტოელექტრონები ფოკუსირებულია და მიეწოდებაორიგინალური ელექტროდი. ეს მოქმედება ხდება ე.წ. PMT-ის მუშაობის გამო. შემდგომ მოქმედებაში ამ იგივე ელექტრონების რაოდენობა რამდენჯერმე იზრდება, რასაც ხელს უწყობს ელექტრონების გამოსხივება. შედეგი არის დაძაბულობა. გარდა ამისა, ეს მხოლოდ ზრდის მის უშუალო ეფექტს. პულსის ხანგრძლივობა და მისი ამპლიტუდა გასასვლელში განისაზღვრება დამახასიათებელი თვისებებით.
რა გამოიყენება ფოსფორის ნაცვლად?
ამ აპარატში გამოიგონეს ისეთი ელემენტის ჩანაცვლება, როგორიცაა ფოსფორი. ზოგადად, მწარმოებლები იყენებენ:
- ორგანული ტიპის კრისტალები;
- თხევადი სკინტილატორები, რომლებიც ასევე უნდა იყოს ორგანული ტიპის;
- მყარი სკინტილატორები, რომლებიც დამზადებულია პლასტმასისგან;
- გაზის სცინტილატორები.
ფოსფორის ჩანაცვლების შესახებ მონაცემების დათვალიერებისას ხედავთ, რომ მწარმოებლები უმეტეს შემთხვევაში იყენებენ მხოლოდ ორგანულ ნივთიერებებს.
მთავარი მახასიათებელი
დროა ვისაუბროთ სცინტილაციის მრიცხველების მთავარ მახასიათებლებზე. უპირველეს ყოვლისა, აუცილებელია აღვნიშნოთ სინათლის გამომუშავება, გამოსხივება, მისი ე.წ სპექტრული შემადგენლობა და სცინტილაციის ხანგრძლივობა.
სცინტილატორში სხვადასხვა დამუხტული ნაწილაკების გავლის პროცესში წარმოიქმნება გარკვეული რაოდენობის ფოტონები, რომლებიც აქ ან სხვა ენერგიას ატარებენ. წარმოებული ფოტონების საკმაოდ დიდი ნაწილი შეიწოვება და განადგურდება თავად ავზში. ფოტონების ნაცვლადრომლებიც შეიწოვება, წარმოიქმნება სხვა სახის ნაწილაკები, რომლებიც წარმოადგენენ გარკვეულწილად ნაკლები ბუნების ენერგიას. მთელი ამ მოქმედების შედეგად გამოჩნდებიან ფოტონები, რომელთა თვისებები მხოლოდ სცინტილატორისთვისაა დამახასიათებელი.
შუქის გამომუშავება
შემდეგ, განიხილეთ სცინტილაციის მრიცხველი და მისი მოქმედების პრინციპი. ახლა მოდით მივაქციოთ ყურადღება სინათლის გამომუშავებას. ამ პროცესს ასევე უწოდებენ კონვერტაციის ტიპის ეფექტურობას. სინათლის გამომავალი ენერგიის ე.წ.
ამ მოქმედებაში, ფოტონების საშუალო რაოდენობა მიდის ექსკლუზიურად გარეთ. ამას ასევე უწოდებენ ფოტონების საშუალო ბუნების ენერგიას. მოწყობილობაში არსებული თითოეული ნაწილაკი არ ავლენს მონოენერგეტიკას, არამედ მხოლოდ სპექტრს, როგორც უწყვეტ ზოლს. ბოლოს და ბოლოს, სწორედ ის არის დამახასიათებელი ამ ტიპის ნაწარმოებისთვის.
აუცილებელია ყურადღება მივაქციოთ ყველაზე მნიშვნელოვანს, რადგან ფოტონების ეს სპექტრი დამოუკიდებლად ტოვებს ჩვენთვის ცნობილ სცინტილატორს. მნიშვნელოვანია, რომ ის ემთხვევა ან ნაწილობრივ მაინც გადაფარავს PMT-ის სპექტრულ მახასიათებელს. განსხვავებული მახასიათებლის მქონე სკინტილატორის ელემენტების ეს გადახურვა განისაზღვრება მხოლოდ მწარმოებლების მიერ შეთანხმებული კოეფიციენტით.
ამ კოეფიციენტში, გარე ტიპის სპექტრი ან ჩვენი ფოტონების სპექტრი გადადის ამ მოწყობილობის გარე გარემოში. დღეს არის ისეთი რამ, როგორიცაა "სცინტილაციის ეფექტურობა". ეს არის მოწყობილობის შედარებასხვა PMT მონაცემები.
ეს კონცეფცია აერთიანებს რამდენიმე ასპექტს:
- ეფექტურობა ითვალისწინებს ჩვენი ფოტონების რაოდენობას, რომლებიც ასხივებენ სცინტილატორს შთანთქმის ენერგიის ერთეულზე. ეს მაჩვენებელი ასევე ითვალისწინებს მოწყობილობის მგრძნობელობას ფოტონების მიმართ.
- ამ სამუშაოს ეფექტურობა, როგორც წესი, ფასდება სცინტილატორის სცინტილაციის ეფექტურობის შედარებით, რომელიც აღებულია სტანდარტად.
სხვადასხვა ცინტილაციის ცვლილებები
სცინტილაციის მრიცხველის მუშაობის პრინციპი ასევე შედგება შემდეგი არანაკლებ მნიშვნელოვანი ასპექტისგან. სცინტილაცია შეიძლება დაექვემდებაროს გარკვეულ ცვლილებებს. ისინი გამოითვლება სპეციალური კანონის მიხედვით.
მასში I0 მიუთითებს ჩვენს განხილული სცინტილაციის მაქსიმალურ ინტენსივობაზე. რაც შეეხება ინდიკატორს t0- ის მუდმივი მნიშვნელობაა და აღნიშნავს ე.წ. შესუსტების დროს. ეს დაშლა გვიჩვენებს დროს, რომლის დროსაც ინტენსივობა მცირდება მის მნიშვნელობაში გარკვეული (e) ჯერ.
აუცილებელია ასევე ყურადღება მიაქციოთ ფოტონების რაოდენობას ე.წ. ის ჩვენს კანონში აღინიშნება ასო n-ით.
სად არის სცინტილაციის პროცესში გამოსხივებული ფოტონების საერთო რაოდენობა. ეს ფოტონები გამოიყოფა გარკვეულ დროს და რეგისტრირდება მოწყობილობაში.
ფოსფორის მუშაობის პროცესები
როგორც ადრე დავწერეთ, სცინტილაციის მრიცხველებიიმოქმედოს ისეთი ელემენტის მუშაობის საფუძველზე, როგორიცაა ფოსფორი. ამ ელემენტში ტარდება ე.წ ლუმინესცენციის პროცესი. და ის იყოფა რამდენიმე ტიპად:
- პირველი სახეობაა ფლუორესცენცია.
- მეორე ტიპი არის ფოსფორესცენცია.
ეს ორი სახეობა ძირითადად განსხვავდება დროში. როდესაც ეგრეთ წოდებული ციმციმა ხდება სხვა პროცესთან ერთად ან დროის მონაკვეთში 10-8 წამის რიგითობის დროს, ეს არის პირველი სახის პროცესი. რაც შეეხება მეორე ტიპს, აქ დროის ინტერვალი წინა ტიპთან შედარებით უფრო გრძელია. დროში ეს შეუსაბამობა წარმოიქმნება იმის გამო, რომ ეს ინტერვალი შეესაბამება მოუსვენარ მდგომარეობაში მყოფი ატომის სიცოცხლეს.
საერთოდ, პირველი პროცესის ხანგრძლივობა საერთოდ არ არის დამოკიდებული ამა თუ იმ ატომის მოუსვენრობის ინდექსზე, მაგრამ რაც შეეხება ამ პროცესის გამომუშავებას, მასზე გავლენას ახდენს ამ ელემენტის აგზნებადობა. აღსანიშნავია ის ფაქტიც, რომ გარკვეული კრისტალების მოუსვენრობის შემთხვევაში ე.წ.
რა არის ფოსფორესცენცია?
სკინტილაციის მრიცხველის უპირატესობებში შედის ფოსფორესცენციის პროცესი. ამ კონცეფციის თანახმად, ადამიანების უმეტესობას ესმის მხოლოდ ლუმინესცენცია. ამიტომ, ჩვენ განვიხილავთ ამ მახასიათებლებს ამ პროცესის საფუძველზე. ეს პროცესი არის პროცესის ე.წ გაგრძელება კონკრეტული ტიპის სამუშაოს დასრულების შემდეგ. კრისტალური ფოსფორების ფოსფორესცენცია წარმოიქმნება აგზნების დროს წარმოქმნილი ელექტრონებისა და ხვრელების რეკომბინაციის შედეგად. გარკვეულწილადფოსფორის ობიექტები, აბსოლუტურად შეუძლებელია პროცესის შენელება, რადგან ელექტრონები და მათი ხვრელები ე.წ. სწორედ ამ ხაფანგებიდან ისინი შეიძლება დამოუკიდებლად განთავისუფლდნენ, მაგრამ ამისთვის მათ, ისევე როგორც სხვა ნივთიერებებს, სჭირდებათ ენერგიის დამატებითი მარაგის მიღება.
ამ მხრივ, პროცესის ხანგრძლივობა ასევე დამოკიდებულია კონკრეტულ ტემპერატურაზე. თუ პროცესში ორგანული ბუნების სხვა მოლეკულებიც მონაწილეობენ, მაშინ ფოსფორესცენციის პროცესი ხდება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ისინი მეტასტაბილურ მდგომარეობაში არიან. და ეს მოლეკულები ვერ გადადიან ნორმალურ მდგომარეობაში. მხოლოდ ამ შემთხვევაში შეგვიძლია დავინახოთ ამ პროცესის დამოკიდებულება სიჩქარეზე და თავად ტემპერატურაზე.
მრიცხველების მახასიათებლები
აქვს სცინტილაციის საწინააღმდეგო უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები, რომლებსაც განვიხილავთ ამ განყოფილებაში. პირველ რიგში აღვწერთ მოწყობილობის უპირატესობებს, რადგან ისინი საკმაოდ ბევრია.
სპეციალისტები ხაზს უსვამენ დროებითი უნარის საკმაოდ მაღალ მაჩვენებელს. დროთა განმავლობაში, ამ მოწყობილობის მიერ გამოსხივებული ერთი პულსი არ აღემატება ათ წამს. მაგრამ ეს იმ შემთხვევაშია, თუ გარკვეული მოწყობილობები გამოიყენება. ამ მრიცხველს აქვს ეს მაჩვენებელი რამდენჯერმე ნაკლები, ვიდრე მისი სხვა ანალოგები დამოუკიდებელი გამონადენით. ეს დიდად უწყობს ხელს მის გამოყენებას, რადგან დათვლის სიჩქარე რამდენჯერმე იზრდება.
ამ ტიპის მრიცხველების შემდეგი დადებითი ხარისხი გვიანი იმპულსის საკმაოდ მცირე მაჩვენებელია. მაგრამ ასეთი პროცესი ხორციელდება მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ნაწილაკებმა რეგისტრაციის პერიოდი გაიარეს. იგივეასაშუალებას გაძლევთ პირდაპირ დაზოგოთ ამ ტიპის მოწყობილობის პულსის დრო.
ასევე, სცინტილაციის მრიცხველებს აქვთ გარკვეული ნაწილაკების აღრიცხვის საკმაოდ მაღალი დონე, რომლებიც მოიცავს ნეირონებს და მათ სხივებს. რეგისტრაციის დონის გასაზრდელად აუცილებელია ამ ნაწილაკების რეაქცია ე.წ. დეტექტორებთან.
მოწყობილობის წარმოება
ვინ გამოიგონა სცინტილაციის მრიცხველი? ეს გააკეთა გერმანელმა ფიზიკოსმა კალმან ჰარტმუტ პოლმა 1947 წელს, ხოლო 1948 წელს მეცნიერმა გამოიგონა ნეიტრონული რენტგენოგრაფია. სცინტილაციის მრიცხველის მუშაობის პრინციპი საშუალებას იძლევა მისი წარმოება საკმაოდ დიდი ზომით. ეს ხელს უწყობს იმ ფაქტს, რომ შესაძლებელია ე.წ ჰერმეტული ანალიზის ჩატარება საკმაოდ დიდი ენერგიის ნაკადის, რომელიც მოიცავს ულტრაიისფერ სხივებს.
ასევე შესაძლებელია მოწყობილობაში გარკვეული ნივთიერებების შეყვანა, რომლებთანაც ნეიტრონები საკმაოდ კარგად ურთიერთობენ. რასაც, რა თქმა უნდა, აქვს თავისი დაუყოვნებელი დადებითი თვისებები ამ ბუნების მრიცხველის წარმოებასა და მომავალში გამოყენებაში.
დიზაინის ტიპი
სცინტილაციის მრიცხველის ნაწილაკები უზრუნველყოფს მის მაღალ ხარისხს. მომხმარებელს აქვს შემდეგი მოთხოვნები მოწყობილობის მუშაობისთვის:
- ე.წ. ფოტოკათოდზე სინათლის შეგროვების საუკეთესო მაჩვენებელია;
- ამ ფოტოკათოდზე არის გამორჩეულად ერთიანი ტიპის სინათლის განაწილება;
- არასაჭირო ნაწილაკები მოწყობილობაში ჩაბნელებულია;
- მაგნიტური ველები აბსოლუტურად არანაირ გავლენას არ ახდენს მთელ გადამზიდავ პროცესზე;
- კოეფიციენტი inამ შემთხვევაში სტაბილურია.
ნაკლოვანებები სცინტილაციის მრიცხველს აქვს ყველაზე მინიმალური. სამუშაოს შესრულებისას აუცილებელია იმის უზრუნველყოფა, რომ სიგნალის ტიპის იმპულსების ამპლიტუდა შეესაბამებოდეს სხვა ტიპის ამპლიტუდას.
სალარო შეფუთვა
სცინტილაციის მრიცხველი ხშირად შეფუთულია ლითონის კონტეინერში, ერთ მხარეს მინით. გარდა ამისა, თავად კონტეინერსა და სკინტილატორს შორის მოთავსებულია სპეციალური მასალის ფენა, რომელიც ხელს უშლის ულტრაიისფერი სხივებისა და სითბოს შეღწევას. პლასტმასის სკინტილატორებს არ სჭირდებათ დალუქულ კონტეინერებში შეფუთვა, თუმცა ყველა მყარ სკინტილატორს უნდა ჰქონდეს გასასვლელი ფანჯარა ერთ ბოლოში. ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ ყურადღება მიაქციოთ ამ მოწყობილობის შეფუთვას.
მრიცხველის უპირატესობები
სკინტილაციის მრიცხველის უპირატესობები შემდეგია:
- ამ მოწყობილობის მგრძნობელობა ყოველთვის უმაღლეს დონეზეა და მისი პირდაპირი ეფექტურობა პირდაპირ დამოკიდებულია ამაზე.
- ინსტრუმენტის შესაძლებლობები მოიცავს მომსახურების ფართო სპექტრს.
- გარკვეული ნაწილაკების გარჩევის უნარი იყენებს მხოლოდ ინფორმაციას მათი ენერგიის შესახებ.
ზემოხსენებული მაჩვენებლების გამო, ამ ტიპის მრიცხველმა ყველა კონკურენტს გაუსწრო და სამართლიანად იქცა საუკეთესო მოწყობილობად.
აღსანიშნავია ისიც, რომ მის ნაკლოვანებებს მიეკუთვნება მგრძნობიარე აღქმაცვლილებები კონკრეტულ ტემპერატურაზე, ისევე როგორც გარემო პირობებში.
