Биркс дж сцинтилляционные счетчики

Сцинтилляционный счётчик

Сцинтилляционный счётчик, прибор для регистрации ядерных элементарных частиц и излучений (протонов, нейтронов, электронов, g-квантов, мезонов и т. д.), главными элементами которого являются вещество, люминесцирующее под действием заряженных частиц (сцинтиллятор), и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Визуальные наблюдения световых вспышек (сцинтилляций) под действием ионизирующих частиц (a-частиц, осколков деления ядер) были главным способом ядерной физики в начале 20 в. (см. Спинтарископ).

Позднее С. с. был полностью вытеснен пропорциональными счётчиками и ионизационными камерами. Его возвращение в ядерную физику случилось в конце 40-х гг., в то время, когда для регистрации сцинтилляций были использованы многокаскадные ФЭУ с громадным коэффициентом усиления, талантливые зарегистрировать очень не сильный световые вспышки.

Принцип действия С. с. пребывает в следующем: заряженная частица, проходя через сцинтиллятор, наровне с ионизацией молекул и атомов возбуждает их. Возвращаясь в невозбуждённое (главное) состояние, атомы испускают фотоны (см. Люминесценция). Фотоны, попадая на катод ФЭУ, выбивают электроны (см.

Фотоэлектронная эмиссия), в следствии чего на аноде ФЭУ появляется электрический импульс, что потом улучшается и регистрируется (см. рис.). Детектирование нейтральных частиц (нейтронов, g-квантов) происходит по вторичным заряженным частицам, образующимся при сотрудничестве нейтронов и g-квантов с атомами сцинтиллятора.

В качестве сцинтилляторов употребляются разные вещества (жёсткие, жидкие, газообразные). Громадное распространение взяли пластики, каковые легко изготовляются, механически обрабатываются и дают интенсивное свечение. Ответственной чёртом сцинтиллятора есть часть энергии регистрируемой частицы, которая преобразовывается в световую энергию (конверсионная эффективность h).

Громаднейшими значениями hобладают кристаллические сцинтилляторы: NaI, активированный Tl [NaI (Tl)], антрацен и ZnS. Др. ответственной чёртом есть время высвечивания t, которое определяется временем судьбы на возбуждённых уровнях. Интенсивность свечения по окончании прохождения частицы изменяется экспоненциально: , где I0— начальная интенсивность. Для большинства сцинтилляторов t лежит в промежутке 10–9 — 10–5 сек. Маленькими временами свечения владеют пластики (табл.

1). Чем меньше t, тем более быстродействующим возможно сделан С. с.

Чтобы световая вспышка была зарегистрирована ФЭУ, нужно, дабы спектр излучения сцинтиллятора совпадал со спектральной областью чувствительности фотокатода ФЭУ, а материал сцинтиллятора был прозрачен для собственного излучения. Для регистрации медленных нейтронов в сцинтиллятор додают Li либо В. Для регистрации стремительных нейтронов употребляются водородсодержащие сцинтилляторы (см. Нейтронные детекторы).

Для спектрометрии g-квантов и электронов высокой энергии применяют Nal (Tl), владеющий громадный плотностью и высоким действенным ядерным номером (см. Гамма-излучение).

С. с. изготавливают со сцинтилляторами различных размеров — количеством от 1—2 мм3 до 1—2 м3. Дабы не утратить излученный свет, нужен хороший контакт ФЭУ со сцинтиллятором. В С. с. маленьких размеров сцинтиллятор конкретно приклеивается к фотокатоду ФЭУ. Все остальные его стороны покрываются слоем светоотражающего вещества (к примеру, MgO, TiO2).

В С. с. громадного размера применяют световоды (в большинстве случаев из полированного органического стекла).

ФЭУ, предназначенные для С. с., должны владеть высокой эффективностью фотокатода (до 2,5%), высоким коэффициентом усиления (108—108), малым временем собирания электронов (

10–8 сек) при высокой стабильности этого времени. Последнее разрешает достигнуть разрешающей способности по времени С. с. ?10–9 сек. Большой коэффициент усиления ФЭУ наровне с малым уровнем собственных шумов делает вероятной регистрацию отдельных электронов, выбитых с фотокатода. Сигнал на аноде ФЭУ может быть около 100 в.

Табл. 1. — Характеристики некоторых жёстких и жидких сцинтилляторов,

используемых в сцинтилляционных счётчиках

Время высве-чивания, t, 10-9 сек.

Протяженность волны в максимуме спектра,

Конверсион-ная эффектив-ность h, % (для электро-нов)

Антрацен C14 H10 ……….………..

Раствор р-терфенила в ксилоле (5 г/л) с добавлением РОРОР1 (0,1 г/л) …………..…………………

Раствор р-терфенила в толуоле (4 г/л) с добавлением РОРОР (0,1г/л) .……………….……………

Полистирол с добавлением р-терфенила (0,9%) и a-NPO2 (0,05 весовых %) ………..……………..

Поливинилтолуол с добавлением 3,4% р-терфенила и 0,1 весовых % РОРОР ……..…

Сцинтилляционные детекторы Scionix

Наша компания АО «ЮЕ-ИНТЕРНЕЙШНЛ» рада представить Вам нашего партнера — компанию SCIONIX из Нидерландов, производителя и поставщика различных типов сцинтилляционных детекторов. Разработка и изготовление высококачественных сцинтилляционных детекторов связаны со сложными процессами и требуют глубоких знаний и значительного опыта в этой области. История производства сцинтилляционных детекторов в Нидерландах ведет свой отсчет с 1960-ых годов, и именно наличие накопленного за эти годы огромного опыта стало причиной основания в 1992 году компании SCIONIX.

Компания SCIONIX на сегодняшний день разрабатывает и производит разнообразные детекторы на основе различных сцинтилляционных кристаллов для использования в различных областях науки, техники и промышленности. Компания SCIONIX предлагает как готовые детекторные сборки (кристалл + фотодетектор), так и отдельные сцинтилляционные кристаллы, которые могут быть заказаны в произвольной геометрии любого технологически возможного размера, с входным окном из различных материалов.

Компания SCIONIX предлагает следующие виды сцинтилляционных кристаллов: NaI(Tl) (йодистый натрий, активированный таллием), CsI(Tl), CsI(Na) (йодистый цезий, активированный таллием или натрием), BGO (германат висмута), LYSO (ортосиликат лютеция легированный церием), CeBr3 (бромид лантана – низкофоновый аналог LaBr3!), BaF2 (фторида бария), сульфид цинка, а также большой выбор пластиковых и жидких сцинтилляторов.

Сцинтилляционные детекторы компании SCIONIX находят свои применения во многих областях, таких как: радиационный мониторинг, радиационный каротаж в скважинах, сцинтилляционная спектрометрия, детектирование альфа и бета излучения, томография, физика высоких энергий и многих других. В таблице ниже перечислены основные виды сцинтилляционных кристаллов компании SCIONIX с их основными свойствами и применениями:

Физические свойства основных сцинтилляционных материалов

(1) Среднее эффективное время высвечивания для гамма-излучения.
(2) На пиковой длине волны
(3) Относительный сцинтилляционный сигнал при комнатной температуре для гамма-излучения, измеренный ФЭУ с бищелочным катодом.