Войти
Схема, на которой падающий фотон высокой энергии ударяется о сцинтилляционный кристалл, вызывая высвобождение фотонов с низкой энергией , которые затем преобразуются в фотоэлектроны и умножаются в фотоумножителе A сцинтилляционном счетчике, представляет собой прибор для обнаружения и измерения ионизирующего излучения с использованием возбуждения воздействие падающего излучения на сцинтиллирующий материал и обнаружение результирующих световых импульсов.
Он состоит из сцинтиллятора, который генерирует фотоны в ответ на падающее излучение, чувствительного фотодетектора (обычно фотоумножителя трубки (ФЭУ), устройство с зарядовой связью (CCD) камера или фотодиод ), который преобразует свет в электрический сигнал и электронику для обработки этого сигнала.
Сцинтилляционные счетчики широко используются в радиационной защите, анализе радиоактивных материалов и физических исследованиях, поскольку их можно сделать недорого, но с хорошей квантовой эффективностью, и они могут измерять как интенсивность, так и энергия падающего излучения.
Современные электронные сцинтилляции счетчик был изобретен в 1944 году сэром Сэмюэлем Карраном, когда он работал над Манхэттенским проектом в Калифорнийском университете в Беркли. Требовалось измерить излучение небольших количеств урана, и его нововведением было использование одной из недавно появившихся высокочувствительных фотоумножителей, изготовленных Radio Corporation of America для точной подсчитайте вспышки света от сцинтиллятора, подвергшегося облучению. Это основано на работе более ранних исследователей, таких как Антуан Анри Беккерель, который открыл радиоактивность во время работы над фосфоресценцией солей урана в 1896 году. Ранее сцинтилляционные события имели с трудом обнаруживать на глаз с помощью спинтарископа, который представлял собой простой микроскоп для наблюдения световых вспышек в сцинтилляторе.
Аппарат со сцинтилляционным кристаллом, фотоумножителем и компонентами сбора данных. 
Анимация сцинтилляционного счетчика излучения с использованием фотоумножителя. Когда проходит ионизирующая частица В материале сцинтиллятора атомы возбуждаются вдоль дорожки. Для заряженных частиц трек - это путь самой частицы. Для гамма-лучей (незаряженных) их энергия преобразуется в энергичный электрон посредством фотоэлектрического эффекта, комптоновского рассеяния или образования пар.
Химия атомной де- Возбуждение в сцинтилляторе производит множество низкоэнергетических фотонов, обычно около синего конца видимого спектра. Количество пропорционально энергии, выделяемой ионизирующей частицей. Они могут быть направлены на фотокатод фотоэлектронного умножителя, который излучает не более одного электрона на каждый приходящий фотон из-за фотоэлектрического эффекта. Эта группа первичных электронов электростатически ускоряется и фокусируется электрическим потенциалом, так что они ударяются о первый динод трубки. Воздействие одного электрона на динод высвобождает ряд вторичных электронов, которые, в свою очередь, ускоряются, чтобы ударить по второму диноду. Каждое последующее воздействие динода высвобождает дополнительные электроны, и поэтому на каждой стадии динода возникает эффект усиления тока. Каждая ступень имеет более высокий потенциал, чем предыдущая, чтобы обеспечить ускоряющее поле.
Результирующий выходной сигнал на аноде представляет собой измеряемый импульс для каждой группы фотонов от первоначального ионизирующего события в сцинтилляторе, который достиг фотокатода и несет информацию об энергии исходного падающего излучения. Когда он подается на усилитель заряда , который интегрирует информацию об энергии, получается выходной импульс, который пропорционален энергии частицы, возбуждающей сцинтиллятор.
Количество таких импульсов в единицу времени также дает информацию об интенсивности излучения. В некоторых случаях отдельные импульсы не учитываются, а в качестве меры интенсивности излучения используется только средний ток на аноде.
Сцинтиллятор должен быть защищен от всего окружающего света, чтобы внешние фотоны не подавляли события ионизации, вызванные падающим излучением. Для этого часто используется тонкая непрозрачная фольга, такая как алюминизированный майлар, хотя она должна иметь достаточно низкую массу, чтобы минимизировать чрезмерное ослабление измеряемого падающего излучения.
В статье о фотоумножителе содержится подробное описание работы трубки.
Сцинтиллятор состоит из прозрачного кристалла, обычно люминофора, пластика (обычно содержащего антрацен ) или органической жидкости (см. жидкостный сцинтилляционный счет ), который флуоресцирует при воздействии ионизирующего излучения.
Иодид цезия (CsI) в кристаллической форме используется в качестве сцинтиллятора для обнаружения протонов и альфа-частицы. Иодид натрия (NaI), содержащий небольшое количество таллия, используется в качестве сцинтиллятора для обнаружения гамма-волн, а сульфид цинка (ZnS) широко используется в качестве детектор альфа-частиц. Сульфид цинка - это материал, который Резерфорд использовал для проведения своего эксперимента по рассеянию. Иодид лития (LiI) используется в нейтронных детекторах.
Квантовая эффективность детектора гамма-излучения (на единицу объема) зависит от плотности электронов в детекторе, а некоторые сцинтилляционные материалы, такие как иодид натрия и германат висмута, достигают высокой плотности электронов в результате высокой атомные номера некоторых элементов, из которых они состоят. Однако детекторы на основе полупроводников, особенно сверхчистого германия, имеют лучшее собственное энергетическое разрешение, чем сцинтилляторы, и предпочтительны там, где это возможно, для гамма-спектрометрии .
В случае детекторов нейтронов высокая эффективность достигается за счет использования сцинтилляционных материалов, богатых водородом, которые эффективно рассеивают нейтроны. Жидкостные сцинтилляционные счетчики являются эффективным и практичным средством количественной оценки бета-излучения.
Сцинтилляционный зонд, используемый для измерения поверхностного радиоактивного загрязнения. Зонд размещается как можно ближе к объекту Сцинтилляционные счетчики используются для измерения радиации в различных областях, включая портативные измерители радиационной разведки, мониторинг персонала и окружающей среды на предмет радиоактивного загрязнения, медицинская визуализация, радиометрический анализ, ядерная безопасность и безопасность атомных станций.
На рынке появилось несколько продуктов, в которых используются сцинтилляционные счетчики для обнаружения потенциально опасных гамма-излучающих материалов во время транспортировки. К ним относятся сцинтилляционные счетчики, разработанные для грузовых терминалов, пограничной службы, портов, весовых мостов, складов металлолома и мониторинга загрязнения ядерных отходов. Существуют варианты сцинтилляционных счетчиков, устанавливаемых на пикапы и вертолеты для быстрого реагирования в случае возникновения ситуации безопасности из-за грязных бомб или радиоактивных отходов. Также широко используются переносные устройства.
В Соединенном Королевстве, Управление здравоохранения и безопасности или HSE, выпустила инструкцию для пользователя по выбору правильного прибора для измерения радиации для соответствующего приложения. [1] Он охватывает все технологии радиационных приборов и представляет собой полезное сравнительное руководство по использованию сцинтилляционных детекторов.
Ручной сцинтилляционный альфа-зонд большой площади при калибровке с источником на планшете. 
Ручной сцинтилляционный счетчик, считывающий дозу амбиентного гамма-излучения. Положение внутреннего детектора показано крестиком мониторов радиоактивного загрязнения, для зональных или личных обследований требуется большая зона обнаружения для обеспечения эффективного и быстрого охвата контролируемых поверхностей. Для этого идеально подходит тонкий сцинтиллятор с окном большой площади и встроенным фотоумножителем. Они находят широкое применение в области контроля радиоактивного загрязнения персонала и окружающей среды. Детекторы могут иметь один или два сцинтилляционных материала, в зависимости от области применения. Детекторы с одним люминофором используются для альфа- или бета-излучения, а детекторы с двойным люминофором используются для обнаружения обоих.
Сцинтиллятор, такой как сульфид цинка, используется для обнаружения альфа-частиц, в то время как пластиковые сцинтилляторы используются для обнаружения бета-излучения. Результирующая энергия сцинтилляции может быть разделена, так что альфа- и бета-счетчики могут быть измерены отдельно с помощью одного и того же детектора. Этот метод используется как в портативном, так и в стационарном контрольном оборудовании, и такие инструменты относительно недороги по сравнению с газовым пропорциональным детектором.
Сцинтилляционные материалы используются для измерения амбиентной дозы гамма-излучения, хотя для обнаружения загрязнения используется другая конструкция, поскольку не требуется тонкого окна.
Измерение спектра гамма-излучения сцинтилляционным счетчиком. Высокое напряжение управляет счетчиком, который подает сигналы на многоканальный анализатор (MCA) и компьютер. Сцинтилляторы часто преобразуют одиночный фотон высокоэнергетического излучения в большое количество низкоэнергетических энергия фотонов, где количество фотонов на мегаэлектронвольт входной энергии довольно постоянно. Таким образом, измеряя интенсивность вспышки (количество фотонов, производимых рентгеновским или гамма-фотоном), можно определить исходную энергию фотона.
Спектрометр состоит из подходящего кристалла сцинтиллятора , трубки фотоумножителя и схемы для измерения амплитуды импульсов, генерируемых фотоумножителем. Импульсы подсчитываются и сортируются по их высоте, создавая график x-y зависимости яркости сцинтилляторной вспышки от количества вспышек, который приблизительно соответствует энергетическому спектру падающего излучения с некоторыми дополнительными артефактами. Монохроматическое гамма-излучение на своей энергии дает фотопик. Детектор также показывает отклик при более низких энергиях, вызванный комптоновским рассеянием, двумя меньшими пиками выхода при энергиях 0,511 и 1,022 МэВ ниже фотопика для создания электрон-позитронных пар, когда один или оба аннигиляционных фотона вылетают, и пик обратного рассеяния. Более высокие энергии могут быть измерены, когда два или более фотонов попадают в детектор почти одновременно (скопление, в пределах временного разрешения цепочки сбора данных ), проявляющиеся в виде суммарных пиков с более высокой энергией. к значению двух или более фотопиков добавлено
 | На Викискладе есть материалы, относящиеся к Сцинтилляционный счетчик. |
