Сцинтилляционные счетчики.

Полупроводниковые первичные преобразователи ионизирующего излучения.

рin –фотодиод чувствит.кизлуч всех видов. под их действием в п\пвозникают электронно-дырочные пары. При запирающ напряжении носители заряда перемещаются к электродам, а во внешнем контуре возникает эл ток. п\п детектор работает так же, как ионизац камера. Только регистрирующая среда твердое тело, а не газ,число носит заряда выше и для возникновения пары носителей требуется меньшая энергия.(меньше относит ошибка). Высокие зн-я напряженности эл-го.поля в обедненной зоне приводит к высок.дрейфовым скоростям носителей заряда,чтопониж.время нарастания импульса тока. 1мкс-0,1нс. Также используются приборы с р-n переходом или поверхностно-барьерные п\п счетчики.(с двойным электр.слоем возле контакта Ме-п/п)

Кремнивые или германиевые диоды применяют аналогично газонаполненным ионизац камерам для измерения спектрального распредизлу-я. Поглощенное изл-е создает в области диода, свободной от носителей заряда, пары электрон -дырка; эти пары перемещаются в зону поля р-n перехода и наводят соответствующий эл-й сигнал. Преимущество:для образования пары эл-дырка требуется в 10 раз меньше энергии, чем для образования пары ионов в ионизацгазонаполн камере. Измерительный эффект(сигнал) получается в 10 раз больше. Ввиду большой плотности и более высокого порядкового номера твердого материала поглощается большее кол-во энергии, чем в газах. Для дозиметрических измерений применяют более простые системы(кристаллы сульфита кадмия CdS)..обладают малыми размерами, их недостатком явл сильная зависимость хар-к от температуры и от энергии излучения.(помехи,высок.погр-ть)Выбор детектора определяется обл-ю применения, наиболее важным явл ширина обедненной зоны. При очень больших дозах облучения в п\п-ке возникают радиационные эффекты, которые приводят к выводу из строя.п\п детекторы широкое применение получили для изучения частиц.В ренгеновской области до энергии 40 кэВ используют кремневые детекторы, выше-германивые.Крем и герм детекторы необх охлаждать до -200 а также применять электрон системы преобраз импульсов с малым собственным шумом.

(В полупроводниках эл-ны свободно двигаются под действием внеш поля,(как в ме) но в обычном состоянии нет свободных эл-ов,(как в диэлектрике, иначе через него и без внешиониз будет идти постоян ток). полупров- специально приготовленные кристаллы кремния, германия, на их основе изготавливают п/п детекторы излучения.детектор упрощенно можно представить себе как п/п диод с p-n переходом. При этом между эл-ми образуется зона, обедненная носителями заряда. При прохождении зар частицы через обеднен зону в ней образуются полож и отрицсвоб заряды ("дырки" и электроны), которые под действием электр поля движутся к эл-дам, формируя импульс тока.То, детекторы действуют по принципу собирания зарядов, образ в рабочем объеме детектора. При этом величина импульса тока (или собранный заряд) пропорциональна энергии заряженной частицы, вызвавшей ионизацию среды детектора.)

Сцинтилляционные счетчики.

Сцинтил счетчик — детектор ядерных частиц, основными элементами кот явлсцинт-р и фотоэлектумножи­тель,преобраз слабые световые вспышки в элек­трич импульсы. Частица с выс эн-й падает на сцинтиллятор,чтоприводит к короткой вспышке света (сцинтилляции). Раньше сцинтилляции подсчит под микроскопом, сейчас используют ф ото э лектронный у множитель(ФЭУ), а импульсы тока на выходе подсчитываются с помощью электронной схемы. Сцинтиллятор с фотокатодом соединяют световодом, сцин.распол.передкатодом.Выбир.умножитель,спектр.чувствит.кот.соответствует спектру излучаемого излучения. Если частицы полностью поглощаются в сцинтил, то энергия частиц или квантов пропорциональна величине импульса тока, причем коэф-т пропорц зависит от типа частиц. Энергетич.разрешениесцин.счетчиков хуже п/п,т.к число электронов,выбитых с фотокатода,мало зависит от эн-ии падающих частиц.

Неорганич.сцин. в ка­честве сцинтилляторов используют неорганич. кристаллы NaJ(Tl) и Сs(TI). механизм сцинт определяется влиянием кристал решетки.

В огранич. вспышка света происходит в рез-те возвращения возбужд молекул в основное состояние, механизм сцин-ции не измен и при растворении в жидк растворителе(жидкие сц-торы) или в полимере(сц-торы пластики). Наиболее эффекторгсц-ром явл антрацен конверсионная эффективность достигает 50 эффек-ти NaJ(Tl). высок.квантовый выход и малая продол-тьсцинт.сигнала у сцин.пластикапревосх все др.в-ва. Импульс света спадает по экспоненциальному з-ну.времявысвеч для NaJ(Tl)=230нс,у антрацена=30нс, для пластика 1.4 и 4нс.

Основнымихар-ми сцинт-овявл-я конверсионная эффективность и время высвеч. Конвэффект-ть – это отношение энергии световой вспышки, к энергии, потерянной заряж частицей в сцинт. Конвэффек-ть характеризует эфф-тьпреобраз сцинтиллятором энергии заряженной частицы в световую. Количество света, испускаемое сцинтиллятором, характеризуется световым выходом.

Применение. дляопред.интенсивностиизлуч.препаратов. используемые многоканальные анализаторы сост.избольш.кол-ва в-в,способных воспринимать излуч.разных частиц. Сц счетчики явл наиболее дешевыми.

Принцип. Фотоны люминисц.вспышки регистрируются фотоэлектр.умножителем.кристалл и фотоумнож.закрыты отражающим светом люминисценции и не пропускающим внешний свет тонк.метал.экраном. количество фотонов вспышки пропорционально энергии попадающей в счетчик частицы,а ко-во электронов с последнего диода. ФЭУ пропорционально числу фотонов,вырыв.эл-ны с фотокатода. Поэтому импульс тока на выходе счетчика пропорц.энергии частицы. В детекторе под действием излучения возникают световые вспышки малой продолжит-ти. При помощи вторичного электронного умножителя они преобраз-ся в электрич.сигналы большой амплитуды.