Transcript 상호작용 검출원리 섬광검출기

검출기의 원리와 응용
경북대학교 물리및에너지학부 소모임 구술치기
발표 : 김은찬
발표일자 : 08.07.15
세미나 순서
• 방사선과 물질의 상호작용
• 방사선의 검출원리
• 섬광검출기
하전입자와 물질의 상호작용
• 궤도전자의 전리 및 원자 여기
– 알파, 베타 입자는 궤도전자와 비탄성 산란으로 에너지를 잃는다
• 체렌코프 효과
– 물질 속을 통과할 때 속도가 물질 내 광속도보다 클 경우에 전자기파를 방출한다
• 양전자 소멸
– 물질 속의 전자와 상호작용 하여 0.51Mev의 감마선을 2개 방출한다
• 제동복사
– 전자의 경우 X선을 방출한다
상호작용
검출원리
섬광검출기
감마선과 물질의 상호작용
• 광전효과
– 감마선이 궤도전자에 전 에너지를 주어 자유전자가 되게하고 자신은 소
멸한다
• 컴프턴 산란
– 물질속의 전자와 충돌하여 전자를 튕겨내고 자신의 에너지를 일부 잃는
다
• 전자쌍 생성
– 1.02Mev 이상의 감마선이 핵 주위에서 소멸해 전자쌍을 만드는 현상
• 레일리 산란
– 광자가 에너지를 보존하면서 진행방향을 바꾼다
상호작용
검출원리
섬광검출기
중성자와 물질의 상호작용
• 핵반응
– 불안정 하므로 베타선을 방출해서 양성자가 된다
• 산란 및 흡수반응
상호작용
검출원리
섬광검출기
검출기와의 상호작용
상호작용
결과
여기
궤도전자의 에너지 준위를 높
인다
전자가 기저로 돌아가면서 빛을 방
출
전리
궤도전자를 자유전자가 되게
한다
많은 수의 이온쌍을 생성
핵반
응
검출기의 핵이 다른 핵종으로
변환되면서 감마, 알파선을 방
출
중선자 산란, 흡수
기타
감광작용, 화학작용, 결정결함
유발
화학적 변화
상호작용
검출원리
섬광검출기
방사선 측정 및 검출
방사선
형체, 질량, 에너지, 속도
상호작용
전류, 전압을 측정
상호작용
검출원리
섬광검출기
방사선 계측시스템
방사선 계측시스템: 방사선검출기 + 신호처리장치
방사선검출기(Detector): 방사선과의 상호작용을 통해 신호를 발생
신호처리장치: 검출기의 신호를 사람이 감지하기 쉬운 형태로 변환
상호작용
검출원리
섬광검출기
백그라운드
• 측정 대상이 없는 경우에도 약간의 기록치가 나타
난다
• 백그라운드의 요인
–
–
–
–
자연방사선
검출기 자체의 자연방사
주위의 방사선원
전기적인 노이즈
참값 = 측정값 - 백그라운드
상호작용
검출원리
섬광검출기
측정 효율
측정 효율 = A*B*C*D*E*F
A: 고유 검출기 효율
B: 기하학적 효율
C: 선원자체 흡수 보정인자
D: 검출기 민감부까지 경로에서 흡수효과 보정인자
E: 주변물체에 의한 산란효과 보정인자
F: 선원후방산란 보정인자
상호작용
검출원리
섬광검출기
측정 효율을 높이는 방법
• 정확한 차폐: 백그라운드를 줄인다
• 계수시간을 가능한 길게 한다
• 디텍터를 크게 만든다: 기하효율이 좋아진다
• 에너지 선별기를 사용하여 백그라운드를 낮춘다
• 역동시계수회로를 사용하여 우주선을 차단한다
상호작용
검출원리
섬광검출기
섬광물질이란
• 하전입자의 여기 작용을 통해서 빛을 방출하는 물질
• 입사 방사선장의 세기와 섬광 방출량의 비례성 이용
• 물질에 따라 고체, 액체, 기체 또는 유기,무기질로 분류
전도대
e
가시광선
e
e
충만대
e
e
상호작용
검출원리
섬광검출기
섬광물질이 같추어야 할 특성
•
빛 변환 효율이 높을것
•
빛의 투과성이 좋을것
•
발광의 반응속도가 빠를것: 감쇠시간이 짧을것
•
발광 스펙트럼이 광전자증배관(PMT)의 분광감도에 적합할 것
•
만들기 쉽고 기계적, 화학적 내성이 높을것
•
고에너지 감마선용으로는 원자번호나 밀도가 높고 부피가 클 것
상호작용
검출원리
섬광검출기
섬광물질이란
•
신틸레이터의 빛을 조작 할 수 있는 전기 신호로 증폭시키는 과정이 필요하
다.
전도대
e
e
e
충만대
가시광선
e
PMT
광전자
e
상호작용
검출원리
섬광검출기
참고 자료
•
김용균(한양대학교 원자력공학과)교수님의 프리젠 테이션 자료를 재 편집 하
였습니다.
`
감사합니다