Сцинтилляционные методы дозиметрии

Сцинтилляционные методы дозиметрии Сцинтилляционный световых метод регистрации ионизирующих излучений основан на анализе вспышек (сцинтилляций), возникающих в (сцинтилляторах) определенных при или более сложное образование.

веществах взаимодействии излучения с этими веществами. Центром свечения может служить атом, молекула, ион Первый сцинтилляционный счетчик регистрации различных видов излучений был построен 1947 г. Кальманом. Данный метод

Сцинтилляционные методы дозиметрии (особенно гамма- излучения и нейтронов) развивались необычайно быстро. Этому способствовал ряд преимуществ сцинтилляционного метода.

1. Высокая эффективность, позволяющая работать с источниками малой активности.

2. Малое "мертвое" время.

3. Возможность измерения различных видов излучения.

4. Сцинтилляционные дозиметры сравнительно дешевы и просты в обращении.

Сцинтилляционные методы дозиметрии Процесс регистрации поля излучения сцинтилляционным детектором содержит следующие этапы:



Энергия частицы (или её часть) поглощается сцинтиллятором, ионизирую и возбуждая его атомы.

  

Возбужденные атомы, возвращаясь в исходное состояние, высвечивают фотоны.

Свет из сцинтиллятора попадает на фотокатод ФЭУ.

На фотокатоде происходит преобразование

Сцинтилляционные методы дозиметрии

 

энергии световой вспышки, при котором из фотокатода вырываются электроны. В системе динодов электроны ускоряются на разности потенциалов и умножаются, выбивая электроны из металлических динодов.

На заключительном этапе формируется импульс тока на аноде фотоэлектронного умножителя.

Сцинтилляционные методы дозиметрии

Сцинтилляционные методы дозиметрии Применение сцинтилляционных дозиметров в счетном режиме, позволяет определить активность изотопа (отношение числа зарегистрированных частиц к единице времени). Особенно актуальны сцинтилляционные дозиметры при малой активности изотопа, благодаря высокой чувствительности. Например, для 203 Hg (E=279 кэВ) эффективность сцинтиллятора NaI(Tl) диаметром 48 мм и высотой 50 мм равна 95 %. Эффективность газовых счетчиков не превышает 2 %.

Сцинтилляционные методы дозиметрии Применение сцинтилляционных дозиметров в токовом режиме, позволяет определить мощность экспозиционной дозы. Мощность экспозиционной дозы от тока на аноде равна:

X



B

 2 , 44

I

 10

a

  12

f



M

 

где:

I a

- ток на аноде



f

- коэффициент усиления ФЭУ М - масса кристалла сцинтиллятора.

Сцинтилляционные методы дозиметрии Классификацию сцинтилляторов можно вести по различным признакам. Наиболее четко по своим свойствам выделяются две большие группы: органические и неорганические сцинтилляторы.

Неорганические сцинтилляторы характеризуются большими эффективными Z , большой плотностью и сравнительно большой длительностью свечения. К ним относятся щелочно-галоидные и цинк-сульфидные сцинтилляторы, нашедшие широкое применение в экспериментальной физике.

Сцинтилляционные методы дозиметрии

Характеристики неорганических сцинтилляторов Кристалл  ,

г

/

см

3 Z  ,

нс

50 NaI NaI(Tl) CzI CzI(Tl) 3,67 3,67 4,51 4,51 54 30 250 700 700

Сцинтилляционные методы дозиметрии Органические сцинтилляторы характеризуются сравнительно малыми атомными номерами, малой плотностью и малой длительностью свечения. К ним относятся органические кристаллы, из которых наиболее подробно изучен антрацен, жидкие и твердые растворы сцинтиллирующих веществ в мономерах и полимерах, а также органические газы.

Сцинтилляционные методы дозиметрии

Характеристики органических сцинтилляторов Кристалл  ,

г

/

см

3 Z  ,

нс

Антрацен 1,25 5,8 30 Нафталин Толлан Транс-стильбен 1,45 1,18 1,16 5,8 5,8 5,7 96 7 4 - 8

Сцинтилляционные методы дозиметрии Сцинтилляционные спектрометры широко используются для измерения малых активностей, для качественного и количественного анализа радиоактивных изотопов по их гамма-спектрам. Качественный анализ осуществляется по положению спектральных линий на спектрограмме. Количественный анализ сводится к определению активностей присутствующих в образце радиоактивных изотопов по числу импульсов в фотопике.

Сцинтилляционные методы дозиметрии Современный детектор состоит из сцинтилляционного кристалла и полупроводниковой фотоприёмной микросхемы. При попадании в кристалл сцинтиллятора ядерной частицы происходит вспышка света, которая воспринимается, преобразуется в электрический сигнал, усиливается полупроводниковой фотоприёмной микросхемой. С выхода микросхемы сигнал поступает на дальнейшую обработку.

Сцинтилляционные методы дозиметрии Такой детектор по сравнению с традиционными не требует применения высоковольтных источников питания, имеет лучшие массогабаритные характеристики, безопасен в эксплуатации.

Сцинтилляционные методы дозиметрии

Литература.

2.

3.

4.

5.

1.

Абрамов А. И., Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики. Изд. 2-е. М.: Атомиздат, 1977. -528 с.

Бета - и гамма - спектроскопия. Под ред. К. Зигбана: Пер. с англ. - М.: Гос. издат. Физ.- мат. литер., 1959. - 907 с.

Иванов В.И. Курс дозиметрии. Изд. 2. Учебник для вузов. М.: Атомиздат, 1970. 392 с.

Кашковский В. В. Специальный физический практикум. Курс лекций. Части 1,2: Учебное пособие.- Томск: Изд. ТПУ, 2002. - 128с.

Столяров Е.Л. Прикладная спектрометрия ионизирующих излучений. - М.: Атомиздат, 1964.