जगमगाहट काउंटर ऑपरेशन के भौतिक सिद्धांत। जगमगाहट डिटेक्टर के संचालन के सिद्धांत का अध्ययन

जगमगाहट काउंटर का मूल उपकरण काफी सरल है। एक रेडियोधर्मी कण सिंटिलेटर से टकराता है, जिसके परिणामस्वरूप उसके अणु उत्तेजित अवस्था में चले जाते हैं। इसके बाद, मुख्य में उनकी वापसी ऊर्जा अवस्थाएक फोटॉन के उत्सर्जन के साथ, जिसे डिटेक्टर द्वारा पंजीकृत किया जाता है। इस प्रकार, चमक (चमक) की संख्या अवशोषित रेडियोधर्मी कणों की संख्या के समानुपाती होती है। मापा तीव्रता फोटॉन विकिरणफिर रेडियोधर्मी कणों के विकिरण की तीव्रता में परिवर्तित हो जाता है।

जगमगाहट काउंटर गीजर-मुलर काउंटर वाले उपकरणों के लिए एक विकल्प हैं, जबकि बाद वाले पर उनके कई महत्वपूर्ण फायदे हैं। उनकी मदद से गामा विकिरण के पंजीकरण की दक्षता 100% तक पहुँच जाती है। हालाँकि, यह सबसे महत्वपूर्ण बात नहीं है। मुख्य बात यह है कि उनकी मदद से आप बीटा और यहां तक कि अल्फा विकिरण भी पंजीकृत कर सकते हैं। जैसा कि ज्ञात है, अल्फा कण, के रूप में व्यक्त किए जाते हैं परमाणु भौतिकी, भारी हैं, हवा में भी उनकी सीमा केवल सेंटीमीटर है, और उनके रास्ते में रखे सादे कागज की एक शीट उन्हें पूरी तरह से अवशोषित कर लेगी। बेशक, गैस डिस्चार्ज ट्यूब की मदद से ऐसे कणों का पंजीकरण सवाल से बाहर है, ये कण बस इसकी दीवारों में प्रवेश नहीं कर सकते हैं। तरल जगमगाहट काउंटर, तरल जगमगाहट उपकरण, बचाव के लिए आते हैं। रेडियोधर्मी नमूने को क्युवेट में सिंटिलेटर समाधान के साथ पेश किया जाता है और फिर काउंटर में स्थापित किया जाता है। ऐसी स्थिति में, एक रेडियोधर्मी कण, अध्ययन के तहत नमूने के अणु को छोड़कर, तुरंत अपने आसपास के सिंटिलेटर अणुओं से टकराता है, और फिर ऊपर वर्णित हर चीज से।

जगमगाहट काउंटर व्यापक रूप से चिकित्सा और रेडियोबायोलॉजी में उपयोग किए जाते हैं। पूरी दुनिया में सबसे लोकप्रिय अमेरिकी निर्माताओं बेकमैन कल्टर और पर्किन एल्मर के उपकरण हैं।

हमारे पोर्टल पर आप इसके द्वारा जगमगाते काउंटर पा सकते हैं अनुकूल कीमत. यदि आपको श्रेणी में "व्यक्तियों से ऑफ़र" के बीच वांछित विज्ञापन नहीं मिलता है, तो "कंपनियों के प्रस्ताव" अनुभाग में उसी श्रेणी को देखें या इसके साथ खोज शुरू करें।

- जगमगाता काउंटर कैसे काम करता है

- सिंटिलेटर

- फोटोमल्टीप्लायर

- जगमगाहट काउंटरों के डिजाइन

- जगमगाहट काउंटरों के गुण

- जगमगाहट काउंटरों का उपयोग करने के उदाहरण

- प्रयुक्त साहित्य की सूची

जगमगाहट काउंटर

जब ये कण जिंक सल्फाइड (ZnS) स्क्रीन से टकराते हैं तो प्रकाश की चमक गिनकर आवेशित कणों का पता लगाने की विधि परमाणु विकिरण का पता लगाने के पहले तरीकों में से एक है।

1903 की शुरुआत में, क्रुक्स और अन्य लोगों ने दिखाया कि यदि एक अंधेरे कमरे में एक आवर्धक कांच के माध्यम से जिंक सल्फाइड की एक स्क्रीन को एक-कणों से विकिरणित किया जाता है, तो उस पर प्रकाश की व्यक्तिगत अल्पकालिक चमक - जगमगाहट की उपस्थिति को नोटिस किया जा सकता है। . यह पाया गया कि इनमें से प्रत्येक जगमगाहट स्क्रीन से टकराने वाले एक अलग-अलग कण द्वारा बनाया गया है। क्रुक्स ने एक साधारण उपकरण का निर्माण किया जिसे क्रुक्स स्पिंथरिस्कोप कहा जाता है, जिसे ए-कणों की गणना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

बाद में दृश्य जगमगाहट विधि का उपयोग मुख्य रूप से कई मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट की ऊर्जा वाले ए-कणों और प्रोटॉन का पता लगाने के लिए किया गया था। व्यक्तिगत तेज इलेक्ट्रॉनों को पंजीकृत करना संभव नहीं था, क्योंकि वे बहुत कमजोर चमक पैदा करते हैं। कभी-कभी, जब जिंक सल्फाइड स्क्रीन को इलेक्ट्रॉनों से विकिरणित किया जाता था, तो चमक का निरीक्षण करना संभव था, लेकिन यह तभी हुआ जब पर्याप्त बड़ी संख्याइलेक्ट्रॉन।

गामा किरणें स्क्रीन पर कोई चमक पैदा नहीं करती हैं, केवल एक सामान्य चमक पैदा करती हैं। इससे मजबूत जी-विकिरण की उपस्थिति में ए-कणों का पता लगाना संभव हो जाता है।

दृश्य जगमगाहट विधि प्रति इकाई समय में बहुत कम संख्या में कणों को पंजीकृत करना संभव बनाती है। सर्वोत्तम स्थितियांजब उनकी संख्या 20 से 40 प्रति मिनट के बीच होती है, तो गिनने के लिए जगमगाहट प्राप्त होती है। बेशक, जगमगाहट विधि व्यक्तिपरक है, और परिणाम कुछ हद तक इस पर निर्भर करते हैं व्यक्तिगत गुणप्रयोग करने वाला

इसकी कमियों के बावजूद, दृश्य जगमगाहट पद्धति ने एक भूमिका निभाई बड़ी भूमिकापरमाणु और परमाणु भौतिकी के विकास में। रदरफोर्ड ने इसका उपयोग ए-कणों को पंजीकृत करने के लिए किया क्योंकि वे परमाणुओं द्वारा बिखरे हुए थे। इन्हीं प्रयोगों के कारण रदरफोर्ड ने नाभिक की खोज की। पहली बार, दृश्य विधि ने नाइट्रोजन नाभिक से बाहर निकलने वाले तेज़ प्रोटॉन का पता लगाना संभव बना दिया, जब ए-कणों के साथ बमबारी की गई, यानी। नाभिक का पहला कृत्रिम विखंडन।

दृश्य जगमगाहट विधि थी बहुत महत्वतीस के दशक तक, जब परमाणु विकिरण को रिकॉर्ड करने के नए तरीकों के उद्भव ने उन्हें कुछ समय के लिए भुला दिया। XX सदी के उत्तरार्ध के चालीसवें दशक में जगमगाहट पंजीकरण पद्धति को पुनर्जीवित किया गया था नया आधार. इस समय तक, फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) विकसित किए जा चुके थे जिससे प्रकाश की बहुत कमजोर चमक को दर्ज करना संभव हो गया था। जगमगाते काउंटर बनाए गए हैं, जिनकी मदद से मतगणना दर को 108 या उससे भी अधिक गुणा करना संभव है। दृश्य विधि, और चार्ज कणों और न्यूट्रॉन और जी-रे दोनों ऊर्जा के संदर्भ में पंजीकरण और विश्लेषण करना भी संभव है।

1. जगमगाहट काउंटर के संचालन का सिद्धांत

एक जगमगाहट काउंटर एक जगमगाहट (फास्फोरस) और एक फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) का एक संयोजन है। काउंटर किट में एक पीएमटी बिजली आपूर्ति और रेडियो उपकरण भी शामिल है जो पीएमटी दालों का प्रवर्धन और पंजीकरण प्रदान करता है। कभी-कभी पीएमटी के साथ फास्फोरस का संयोजन एक विशेष के माध्यम से किया जाता है ऑप्टिकल सिस्टम(प्रकाश मार्गदर्शक)।

जगमगाहट काउंटर के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। प्रदीपक में प्रवेश करने वाला एक आवेशित कण अपने अणुओं का आयनीकरण और उत्तेजना पैदा करता है, जो बहुत बाद में थोडा समय (10-6- 10-9 सेकंड ) फोटॉन उत्सर्जित करके स्थिर अवस्था में चले जाते हैं। प्रकाश की एक चमक (चमक) है। कुछ फोटॉन पीएमटी फोटोकैथोड से टकराते हैं और उसमें से फोटोइलेक्ट्रॉन को बाहर निकाल देते हैं। उत्तरार्द्ध, पीएमटी पर लागू वोल्टेज की कार्रवाई के तहत, इलेक्ट्रॉन गुणक के पहले इलेक्ट्रोड (डायनोड) पर केंद्रित और निर्देशित होते हैं। इसके अलावा, माध्यमिक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के परिणामस्वरूप, हिमस्खलन की तरह इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है, और पीएमटी आउटपुट पर एक वोल्टेज पल्स दिखाई देता है, जिसे तब रेडियो उपकरण द्वारा प्रवर्धित और रिकॉर्ड किया जाता है।

आउटपुट पल्स का आयाम और अवधि सिंटिलेटर और पीएमटी दोनों के गुणों से निर्धारित होती है।

फास्फोरस के रूप में उपयोग किया जाता है:

कार्बनिक क्रिस्टल,

तरल कार्बनिक जगमगाहट,

कठोर प्लास्टिक जगमगाहट,

गैस जगमगाहट।

जगमगाहट की मुख्य विशेषताएं हैं: प्रकाश उत्पादन, वर्णक्रमीय संरचनाविकिरण और जगमगाहट की अवधि।

जब एक आवेशित कण एक सिंटिलेटर से होकर गुजरता है, तो उसमें एक ऊर्जा या किसी अन्य के साथ एक निश्चित संख्या में फोटॉन उत्पन्न होते हैं। इनमें से कुछ फोटान स्वयं सिंटिलेटर के आयतन में अवशोषित हो जाएंगे, और कुछ कम ऊर्जा वाले अन्य फोटॉन इसके बजाय उत्सर्जित होंगे। पुनर्अवशोषण प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, फोटॉन निकलेंगे, जिसका स्पेक्ट्रम किसी दिए गए स्किन्टिलेटर की विशेषता है।

सिंटिलेटर सी का प्रकाश उत्पादन या रूपांतरण दक्षता प्रकाश फ्लैश ऊर्जा का अनुपात है , बाहर जा रहे हैं, ऊर्जा की मात्रा के लिए इप्रदीप्त कण में खो गया आवेशित कण

कहाँ पे - बाहर जाने वाले फोटॉनों की औसत संख्या, - औसत ऊर्जाफोटॉन प्रत्येक स्किंटिलेटर मोनोएनेरगेटिक क्वांटा का उत्सर्जन नहीं करता है, लेकिन इस स्किन्टिलेटर की एक सतत स्पेक्ट्रम विशेषता है।

यह बहुत महत्वपूर्ण है कि सिंटिलेटर से निकलने वाले फोटॉनों का स्पेक्ट्रम फोटोमल्टीप्लायर की वर्णक्रमीय विशेषता के साथ मेल खाता है या कम से कम आंशिक रूप से ओवरलैप करता है।

वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया के साथ बाहरी जगमगाहट स्पेक्ट्रम के ओवरलैप की डिग्री। इसका पीएमटी मिलान गुणांक द्वारा निर्धारित किया जाता है

स्किन्टिलेटर का बाहरी स्पेक्ट्रम या स्किन्टिलेटर से निकलने वाले फोटॉनों का स्पेक्ट्रम कहां है। व्यवहार में, PMT डेटा के साथ संयुक्त scintillators की तुलना करते समय, जगमगाहट दक्षता की अवधारणा पेश की जाती है, जो निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है:

कहाँ पे मैं 0 - जगमगाहट तीव्रता का अधिकतम मूल्य; टी - क्षय समय स्थिर, उस समय के रूप में परिभाषित किया गया है जिसके दौरान जगमगाहट तीव्रता कम हो जाती है इएक बार।

प्रकाश फोटॉनों की संख्या एन , समय के साथ उत्सर्जित टीज्ञात कण के हिट के बाद, सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है

कहाँ पे - कुल गणनाजगमगाहट प्रक्रिया के दौरान उत्सर्जित फोटॉन।

फॉस्फोरस के ल्यूमिनेसेंस (चमक) की प्रक्रियाओं को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: फ्लोरोसेंस और फॉस्फोरेसेंस। अगर फ्लैशिंग सीधे उत्तेजना के दौरान या 10-8 . के क्रम की अवधि के दौरान होती है सेकंड,प्रक्रिया को प्रतिदीप्ति कहा जाता है। अंतराल 10-8 सेकंडइसलिए चुना गया क्योंकि यह तथाकथित अनुमत संक्रमणों के लिए उत्तेजित अवस्था में एक परमाणु के जीवनकाल के परिमाण के क्रम में बराबर है।

हालांकि स्पेक्ट्रा और प्रतिदीप्ति की अवधि उत्तेजना के प्रकार पर निर्भर नहीं करती है, प्रतिदीप्ति की उपज अनिवार्य रूप से इस पर निर्भर करती है। इस प्रकार, जब एक क्रिस्टल ए-कणों द्वारा उत्तेजित होता है, तो प्रतिदीप्ति उपज लगभग परिमाण का एक क्रम होता है, जब वह फोटोएक्साइटेड होता है।

फॉस्फोरेसेंस को ल्यूमिनेसेंस के रूप में समझा जाता है, जो उत्तेजना की समाप्ति के बाद काफी समय तक जारी रहता है। लेकिन प्रतिदीप्ति और स्फुरदीप्ति के बीच मुख्य अंतर आफ्टरग्लो की अवधि नहीं है। उत्तेजना के दौरान उत्पन्न होने वाले इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के पुनर्संयोजन से क्रिस्टल फॉस्फोरस का फॉस्फोरेसेंस उत्पन्न होता है। कुछ क्रिस्टल में, आफ्टरग्लो को इस तथ्य के कारण लंबा किया जा सकता है कि इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों को "ट्रैप" द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जिससे उन्हें अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त करने के बाद ही छोड़ा जा सकता है। आवश्यक ऊर्जा. इसलिए, तापमान पर फॉस्फोरेसेंस की अवधि की निर्भरता स्पष्ट है। कॉम्प्लेक्स के मामले में कार्बनिक अणुफॉस्फोरेसेंस एक मेटास्टेबल अवस्था में उनकी उपस्थिति के साथ जुड़ा हुआ है, संक्रमण की संभावना जिससे जमीनी अवस्था में छोटा हो सकता है। और इस मामले में, तापमान पर फॉस्फोरेसेंस की क्षय दर की निर्भरता देखी जाएगी।

2. सिंटिलेटर

अकार्बनिक सिंटिलेटर्स . अकार्बनिक सिंटिलेटर क्रिस्टल होते हैं अकार्बनिक लवण. प्रायोगिक उपयोगजगमगाहट तकनीक में मुख्य रूप से कुछ के हलोजन यौगिक होते हैं क्षारीय धातु.

जगमगाहट गठन की प्रक्रिया का उपयोग करके प्रतिनिधित्व किया जा सकता है क्षेत्र सिद्धांत ठोस शरीर. एक अलग परमाणु में जो दूसरों के साथ बातचीत नहीं करता है, इलेक्ट्रॉन अच्छी तरह से परिभाषित असतत पर स्थित होते हैं उर्जा स्तर. एक ठोस में, परमाणु निकट दूरी पर होते हैं, और उनकी बातचीत काफी मजबूत होती है। इस बातचीत के लिए धन्यवाद, बाहरी स्तरों के स्तर इलेक्ट्रॉन के गोलेबैंड गैप द्वारा एक दूसरे से अलग होकर विभाजित और फॉर्म जोन। इलेक्ट्रॉनों से भरा सबसे बाहरी अनुमत बैंड वैलेंस बैंड है। इसके ऊपर एक मुक्त क्षेत्र है - चालन बैंड। वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड के बीच एक बैंड गैप होता है, जिसकी ऊर्जा चौड़ाई कई इलेक्ट्रॉन वोल्ट होती है।

यदि क्रिस्टल में कोई दोष, जालीदार गड़बड़ी, या अशुद्धता परमाणु होते हैं, तो इस मामले में, बैंड गैप में स्थित ऊर्जा इलेक्ट्रॉनिक स्तरों की उपस्थिति संभव है। बाहरी क्रिया के तहत, उदाहरण के लिए, जब एक तेज चार्ज कण क्रिस्टल से गुजरता है, तो इलेक्ट्रॉन वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड में जा सकते हैं। वैलेंस बैंड में रहेगा रिक्त पद, जिसमें एकांक आवेश वाले धनात्मक आवेशित कणों के गुण होते हैं और उन्हें छिद्र कहा जाता है।

वर्णित प्रक्रिया क्रिस्टल की उत्तेजना की प्रक्रिया है। कंडक्शन बैंड से वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉनों के रिवर्स ट्रांज़िशन द्वारा उत्तेजना को हटा दिया जाता है, और इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की सिफारिश होती है। कई क्रिस्टल में, चालन से वैलेंस बैंड में एक इलेक्ट्रॉन का संक्रमण मध्यवर्ती ल्यूमिनसेंट केंद्रों के माध्यम से होता है, जिसके स्तर बैंड गैप में होते हैं। ये केंद्र क्रिस्टल में दोष या अशुद्धता परमाणुओं की उपस्थिति के कारण होते हैं। दो चरणों में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के दौरान, बैंड गैप से छोटी ऊर्जा के साथ फोटॉन उत्सर्जित होते हैं। ऐसे फोटॉनों के लिए, क्रिस्टल में अवशोषण की संभावना कम होती है, और इसलिए इसके लिए प्रकाश उत्पादन एक शुद्ध, अनडॉप्ड क्रिस्टल की तुलना में बहुत अधिक होता है।

व्यवहार में, अकार्बनिक सिंटिलेटर्स के प्रकाश उत्पादन को बढ़ाने के लिए, अन्य तत्वों की विशेष अशुद्धियाँ, जिन्हें एक्टिवेटर कहा जाता है, पेश की जाती हैं। उदाहरण के लिए, थैलियम को सोडियम आयोडाइड क्रिस्टल में एक उत्प्रेरक के रूप में पेश किया जाता है। NaJ(Tl) क्रिस्टल पर आधारित जगमगाहट में उच्च प्रकाश उत्पादन होता है। गैस से भरे काउंटरों पर NaJ(Tl) स्किन्टिलेटर के महत्वपूर्ण फायदे हैं:

अधिक से अधिक कुशलताजी-रे का पंजीकरण (बड़े क्रिस्टल के साथ, पंजीकरण दक्षता दसियों प्रतिशत तक पहुंच सकती है);

जगमगाहट की छोटी अवधि (2.5 10-7 सेकंड);

रैखिक कनेक्शननाड़ी के आयाम और आवेशित कण द्वारा खोई गई ऊर्जा की मात्रा के बीच।

अंतिम संपत्ति को कुछ स्पष्टीकरण की आवश्यकता है। एक आवेशित कण की विशिष्ट ऊर्जा हानि पर स्किंटिलेटर के प्रकाश उत्पादन की कुछ निर्भरता होती है।

बहुत बड़ी मात्रामहत्वपूर्ण उल्लंघन संभव हैं। क्रिस्टल लैटिससिंटिलेटर, जो स्थानीय शमन केंद्रों की उपस्थिति की ओर ले जाता है। यह परिस्थिति प्रकाश उत्पादन में सापेक्ष कमी का कारण बन सकती है। वास्तव में, प्रायोगिक तथ्यों से संकेत मिलता है कि भारी कणों के लिए उपज अरेखीय है, और रैखिक निर्भरताकई मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट की ऊर्जा के साथ ही स्वयं को प्रकट करना शुरू कर देता है। चित्र 1 निर्भरता घटता दिखाता है इ:इलेक्ट्रॉनों के लिए वक्र 1, कणों के लिए वक्र 2।

संकेतित क्षार हैलाइड स्किन्टिलेटर्स के अलावा, अन्य अकार्बनिक क्रिस्टल का कभी-कभी उपयोग किया जाता है: ZnS (Tl), CsJ (Tl), CdS (Ag), CaWO4, CdWO4, आदि।

कार्बनिक क्रिस्टलीय सिंटिलेटर्स। कार्बनिक क्रिस्टल में आणविक बंधन बल अकार्बनिक क्रिस्टल में अभिनय करने वाले बलों की तुलना में छोटे होते हैं। इसलिए, परस्पर क्रिया करने वाले अणु व्यावहारिक रूप से ऊर्जा को खराब नहीं करते हैं इलेक्ट्रॉनिक स्तरएक दूसरे और कार्बनिक क्रिस्टल की चमक की प्रक्रिया व्यक्तिगत अणुओं की एक प्रक्रिया विशेषता है। जमीनी इलेक्ट्रॉनिक अवस्था में, अणु में कई होते हैं कंपन स्तर. ज्ञात विकिरण के प्रभाव में, अणु उत्तेजित हो जाता है इलेक्ट्रॉनिक राज्य, जो कई कंपन स्तरों से मेल खाती है। अणुओं का आयनीकरण और वियोजन भी संभव है। एक आयनित अणु के पुनर्संयोजन के परिणामस्वरूप, यह आमतौर पर उत्तेजित अवस्था में बनता है। शुरू में उत्तेजित अणुपर हो सकता है ऊंची स्तरोंउत्साह और थोड़े समय के बाद (~10-11 सेकंड)एक उच्च ऊर्जा फोटॉन उत्सर्जित करता है। यह फोटॉन दूसरे अणु द्वारा अवशोषित होता है, और इस अणु की उत्तेजना ऊर्जा का कुछ हिस्सा खर्च किया जा सकता है तापीय गतिऔर बाद में उत्सर्जित फोटॉन में पिछले वाले की तुलना में कम ऊर्जा होगी। उत्सर्जन और अवशोषण के कई चक्रों के बाद, अणु बनते हैं जो पहले उत्तेजित स्तर पर होते हैं; वे फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं, जिसकी ऊर्जा पहले से ही अन्य अणुओं को उत्तेजित करने के लिए अपर्याप्त हो सकती है, और इस प्रकार क्रिस्टल उभरते विकिरण के लिए पारदर्शी हो जाएगा।

चावल। 2. प्रकाश उत्पादन की निर्भरता

ऊर्जा से विभिन्न कणों तक एन्थ्रेसीन।

करने के लिए धन्यवाद के सबसेउत्तेजना ऊर्जा थर्मल गति पर खर्च की जाती है, क्रिस्टल का प्रकाश उत्पादन (रूपांतरण दक्षता) अपेक्षाकृत छोटा होता है और कुछ प्रतिशत तक होता है।

परमाणु विकिरण के पंजीकरण के लिए, निम्नलिखित कार्बनिक क्रिस्टल का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: एन्थ्रेसीन, स्टिलबिन, नेफ़थलीन। एन्थ्रेसीन में काफी उच्च प्रकाश उत्पादन (~ 4%) और कम चमक समय (3 10-8 .) होता है सेकंड)।लेकिन भारी आवेशित कणों को दर्ज करते समय, जगमगाहट तीव्रता की एक रैखिक निर्भरता केवल काफी हद तक देखी जाती है उच्च ऊर्जाकण।

अंजीर पर। चित्र 2 इलेक्ट्रॉनों 1, प्रोटॉन 2 की ऊर्जा पर प्रकाश उत्पादन c (मनमानी इकाइयों में) की निर्भरता के ग्राफ को दर्शाता है , ड्यूटेरॉन 3 और ए-कण 4 .

स्टिलबेन, हालांकि इसमें एन्थ्रेसीन की तुलना में थोड़ा कम प्रकाश उत्पादन होता है, लेकिन जगमगाहट की अवधि बहुत कम होती है (7 10-9 सेकंड),एन्थ्रेसीन की तुलना में, जो उन प्रयोगों में इसका उपयोग करना संभव बनाता है जहां बहुत तीव्र विकिरण के पंजीकरण की आवश्यकता होती है।

प्लास्टिक जगमगाहट। प्लास्टिक स्किन्टिलेटर एक उपयुक्त पारदर्शी पदार्थ में फ्लोरोसेंट कार्बनिक यौगिकों के ठोस समाधान हैं। उदाहरण के लिए, पॉलीस्टाइनिन या प्लेक्सीग्लस में एन्थ्रेसीन या स्टिलबीन का समाधान। घुलित फ्लोरोसेंट पदार्थ की सांद्रता आमतौर पर कम होती है, कुछ प्रतिशत या कुछ प्रतिशत का दसवां हिस्सा।

चूंकि घुलित स्किंटिलेटर की तुलना में बहुत अधिक विलायक है, तो, निश्चित रूप से, पंजीकृत कण मुख्य रूप से विलायक अणुओं का उत्तेजना पैदा करता है। उत्तेजना ऊर्जा को बाद में स्किंटिलेटर अणुओं में स्थानांतरित कर दिया जाता है। जाहिर है, विलायक का उत्सर्जन स्पेक्ट्रम विलेय के अवशोषण स्पेक्ट्रम की तुलना में कठिन होना चाहिए, या कम से कमउसके साथ मैच। प्रायोगिक तथ्यों से पता चलता है कि विलायक की उत्तेजना ऊर्जा फोटॉन तंत्र के कारण स्किन्टिलेटर अणुओं में स्थानांतरित हो जाती है, अर्थात, विलायक के अणु फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं, जो तब विलेय अणुओं द्वारा अवशोषित होते हैं। ऊर्जा हस्तांतरण के लिए एक अन्य तंत्र भी संभव है। चूंकि स्किंटिलेटर की सांद्रता कम है, परिणामस्वरूप स्किन्टिलेटर विकिरण के लिए समाधान व्यावहारिक रूप से पारदर्शी है।

कार्बनिक क्रिस्टलीय सिंटिलेटर्स पर प्लास्टिक स्किन्टिलेटर्स के महत्वपूर्ण फायदे हैं:

जगमगाहट बनाने की क्षमता बहुत होती है बड़े आकार;

फोटोकैथोड की वर्णक्रमीय विशेषता के साथ इसके ल्यूमिनेसिसेंस स्पेक्ट्रम के बेहतर मिलान को प्राप्त करने के लिए स्किंटिलेटर में स्पेक्ट्रम मिक्सर को पेश करने की संभावना;

जगमगाहट में परिचय की संभावना विभिन्न पदार्थविशेष प्रयोगों में आवश्यक (उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन के अध्ययन में);

वैक्यूम में प्लास्टिक स्किन्टिलेटर्स का उपयोग करने की संभावना;

कम चमक समय (~3 10-9 सेकंड)।पॉलीस्टाइनिन में एन्थ्रेसीन को घोलकर तैयार किए गए प्लास्टिक स्किन्टिलेटर में सबसे अधिक प्रकाश उत्पादन होता है। पॉलीस्टाइनिन में स्टिलबिन के घोल में भी अच्छे गुण होते हैं।

लिक्विड ऑर्गेनिक स्किन्टिलेटर्स। लिक्विड ऑर्गेनिक स्किन्टिलेटर कुछ लिक्विड ऑर्गेनिक सॉल्वैंट्स में ऑर्गेनिक स्किन्टिलेटर्स के घोल होते हैं।

लिक्विड स्किन्टिलेटर्स में फ्लोरोसेंस का मैकेनिज्म उस मैकेनिज्म के समान होता है जो सॉलिड सॉल्यूशंस-स्किन्टिलेटर्स में होता है।

ज़ाइलीन, टोल्यूनि, और फेनिलसाइक्लोहेक्सेन सबसे उपयुक्त सॉल्वैंट्स निकले, और पी-टेरफेनिल, डिपेनिलोक्साज़ोल, और टेट्राफेनिलबुटाडीन स्किंटिलिंग एजेंट थे। घोलकर बनाया गया स्किंटिलेटर

5 . की विलेय सांद्रता पर xylene में p-terphenyl जी / एल।

तरल जगमगाहट के मुख्य लाभ:

बड़ी मात्रा में निर्माण की संभावना;

विशेष प्रयोगों में आवश्यक पदार्थों के जगमगाहट में परिचय की संभावना;

लघु फ्लैश अवधि ( ~3 10-9सेकंड)।

गैस जगमगाहट। जब आवेशित कण विभिन्न गैसों से गुजरते हैं, तो उनमें जगमगाहट का आभास होता है। भारी नोबल गैसों (क्सीनन और क्रिप्टन) में सबसे अधिक प्रकाश उत्पादन होता है। क्सीनन और हीलियम के मिश्रण में भी उच्च प्रकाश उत्पादन होता है। हीलियम में 10% क्सीनन की उपस्थिति एक प्रकाश उत्पादन प्रदान करती है जो शुद्ध क्सीनन (चित्र 3) से भी अधिक है। अन्य गैसों की नगण्य छोटी अशुद्धियाँ उत्कृष्ट गैसों में चमकने की तीव्रता को बहुत कम कर देती हैं।

चावल। 3. गैस के प्रकाश उत्पादन की निर्भरता

हीलियम और क्सीनन के मिश्रण के अनुपात पर जगमगाता हुआ।

यह प्रयोगात्मक रूप से दिखाया गया था कि महान गैसों में चमक की अवधि कम होती है (10-9 -10-8 सेकंड),और चमक की तीव्रता in विस्तृत श्रृंखलापंजीकृत कणों की खोई हुई ऊर्जा के समानुपाती होता है और यह उनके द्रव्यमान और आवेश पर निर्भर नहीं करता है। गैस स्किंटिलेटर्स में जी-विकिरण के प्रति संवेदनशीलता कम होती है।

ल्यूमिनेसेंस स्पेक्ट्रम का मुख्य भाग सुदूर पराबैंगनी क्षेत्र में होता है, इसलिए प्रकाश परिवर्तकों का उपयोग फोटोमल्टीप्लायर की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता से मेल खाने के लिए किया जाता है। उत्तरार्द्ध में उच्च रूपांतरण दर, पतली परतों में ऑप्टिकल पारदर्शिता, कम लोच होना चाहिए संतृप्त वाष्पसाथ ही यांत्रिक और रासायनिक प्रतिरोध। प्रकाश कन्वर्टर्स के लिए सामग्री के रूप में, विभिन्न कार्बनिक यौगिक, उदाहरण के लिए:

डिपेनिलस्टिलबिन (रूपांतरण दक्षता लगभग 1);

पी1पी'-क्वाटरफेनिल (~ 1);

एन्थ्रेसीन (0.34), आदि।

प्रकाश परिवर्तक फोटोमल्टीप्लायर फोटोकैथोड पर एक पतली परत में जमा होता है। एक महत्वपूर्ण पैरामीटरएक प्रकाश परिवर्तक का फ्लैश समय होता है। इस संबंध में, कार्बनिक कन्वर्टर्स काफी संतोषजनक हैं (10-9 .) सेकंडया 10-9 . के लिए कई इकाइयाँ सेकंड)।प्रकाश संग्रह को बढ़ाने के लिए, जगमगाहट कक्ष की भीतरी दीवारों को आमतौर पर प्रकाश परावर्तकों (MgO, टाइटेनियम ऑक्साइड, फ्लोरोप्लास्टिक, एल्यूमीनियम ऑक्साइड, आदि पर आधारित तामचीनी) के साथ लेपित किया जाता है।

§ 3. फोटोइलेक्ट्रॉनिक गुणक

पीएमटी के मुख्य तत्व हैं: फोटोकैथोड, फोकसिंग सिस्टम, मल्टीप्लायर सिस्टम (डायनोड्स), एनोड (कलेक्टर)। ये सभी तत्व एक उच्च वैक्यूम (10-6 .) के लिए खाली किए गए ग्लास कंटेनर में स्थित हैं एमएमएचजी।)

परमाणु विकिरण स्पेक्ट्रोमेट्री के प्रयोजनों के लिए, फोटोकैथोड आमतौर पर स्थित होता है भीतरी सतहपीएमटी कंटेनर का सपाट अंत हिस्सा। फोटोकैथोड की सामग्री के रूप में, एक पदार्थ चुना जाता है जो कि सिंटिलेटर्स द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के प्रति पर्याप्त रूप से संवेदनशील होता है। सबसे व्यापक रूप से सुरमा-सीज़ियम फोटोकैथोड हैं, जिनमें से अधिकतम वर्णक्रमीय संवेदनशीलता l = 3900¸4200 ए पर है, जो कई स्किंटिलेटर्स के ल्यूमिनेसिसेंस स्पेक्ट्रा के मैक्सिमा से मेल खाती है।

चावल। 4. पीएमटी का योजनाबद्ध आरेख।

एक फोटोकैथोड की विशेषताओं में से एक इसकी क्वांटम उपज है, यानी, फोटोकैथोड को हिट करने वाले फोटॉन द्वारा एक फोटोइलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने की संभावना है। ई का मान 10-20% तक पहुंच सकता है। फोटोकैथोड के गुणों को भी अभिन्न संवेदनशीलता की विशेषता है, जो कि फोटोक्रेक्ट का अनुपात है (एमकेए) टूफोटोकैथोड पर घटना चमकदार प्रवाह (एलएम)।

फोटोकैथोड को कांच पर एक पतली पारभासी परत के रूप में लगाया जाता है। इस परत की मोटाई महत्वपूर्ण है। एक ओर, प्रकाश के एक बड़े अवशोषण के लिए, यह महत्वपूर्ण होना चाहिए, दूसरी ओर, बहुत कम ऊर्जा वाले उभरते हुए फोटोइलेक्ट्रॉन, मोटी परत को छोड़ने में सक्षम नहीं होंगे और प्रभावी क्वांटम उपज हो सकती है छोटा हो। इसलिए, फोटोकैथोड की इष्टतम मोटाई का चयन किया जाता है। फोटोकैथोड की एक समान मोटाई सुनिश्चित करना भी आवश्यक है ताकि इसकी संवेदनशीलता पूरे क्षेत्र में समान हो। जगमगाहट जी-स्पेक्ट्रोमेट्री में, मोटाई और व्यास दोनों में, बड़े ठोस स्किन्टिलेटर्स का उपयोग करना अक्सर आवश्यक होता है। इसलिए, बड़े फोटोकैथोड व्यास वाले फोटोमल्टीप्लायरों का निर्माण करना आवश्यक हो जाता है। घरेलू फोटोमल्टीप्लायरों में, फोटोकैथोड कई सेंटीमीटर से 15¸20 . तक के व्यास के साथ बनाए जाते हैं सेमी।फोटोकैथोड से बाहर निकलने वाले फोटोइलेक्ट्रॉनों को पहले गुणक इलेक्ट्रोड पर केंद्रित किया जाना चाहिए। इस प्रयोजन के लिए, एक इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस प्रणाली का उपयोग किया जाता है, जो कि फोकस करने वाले डायाफ्राम की एक श्रृंखला है। पीएमटी की अच्छी अस्थायी विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए, इस तरह की फोकसिंग प्रणाली बनाना महत्वपूर्ण है कि इलेक्ट्रॉनों ने पहले डायनोड को न्यूनतम समय के फैलाव के साथ मारा। चित्र 4 एक फोटोमल्टीप्लायर की एक योजनाबद्ध व्यवस्था दिखाता है। पीएमटी की आपूर्ति करने वाला उच्च वोल्टेज कैथोड से एक नकारात्मक ध्रुव से जुड़ा होता है और सभी इलेक्ट्रोड के बीच वितरित किया जाता है। कैथोड और डायफ्राम के बीच संभावित अंतर पहले गुणक इलेक्ट्रोड पर फोटोइलेक्ट्रॉनों का ध्यान केंद्रित करना सुनिश्चित करता है। गुणा करने वाले इलेक्ट्रोड को डायनोड कहा जाता है। डायनोड उन सामग्रियों से बने होते हैं जिनका द्वितीयक उत्सर्जन गुणांक एकता (s>1) से अधिक होता है। घरेलू पीएमटी में, डायनोड या तो गर्त के आकार (चित्र 4) के रूप में या अंधा के रूप में बनाए जाते हैं। दोनों ही मामलों में, डायनोड्स को एक पंक्ति में व्यवस्थित किया जाता है। डायनोड्स की एक कुंडलाकार व्यवस्था भी संभव है। रिंग के आकार के डायनोड सिस्टम वाले पीएमटी में सबसे अच्छी समय विशेषताएँ होती हैं। डायनोड्स की उत्सर्जक परत सुरमा और सीज़ियम की एक परत या विशेष मिश्र धातुओं की एक परत होती है। अधिकतम मूल्य s सुरमा-सीज़ियम उत्सर्जक के लिए 350¸400 . की इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पर प्राप्त किया जाता है ईव,और मिश्र धातु उत्सर्जक के लिए - 500¸550 . पर ईवपहले मामले में s= 12¸14, दूसरे s=7¸10 में। PMT ऑपरेटिंग मोड में, s का मान कुछ छोटा होता है। एक काफी अच्छा पुन: उत्सर्जन कारक s=5 है।

पहले डायनोड पर केंद्रित फोटोइलेक्ट्रॉन इससे द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं। पहला डायनोड छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या कई गुना है अधिक संख्याफोटोइलेक्ट्रॉन। उन सभी को दूसरे डायनोड में भेजा जाता है, जहां द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों को भी खटखटाया जाता है, आदि, डायनोड से डायनोड तक, इलेक्ट्रॉनों की संख्या s गुना बढ़ जाती है।

डायनोड्स की पूरी प्रणाली से गुजरते समय, इलेक्ट्रॉन प्रवाह परिमाण के 5-7 आदेशों से बढ़ जाता है और एनोड - पीएमटी के एकत्रित इलेक्ट्रोड में प्रवेश करता है। यदि PMT वर्तमान मोड में संचालित होता है, तो एनोड सर्किट में ऐसे उपकरण शामिल होते हैं जो करंट को बढ़ाते और मापते हैं। परमाणु विकिरण को पंजीकृत करते समय, आमतौर पर आयनकारी कणों के प्रभाव में उत्पन्न होने वाली दालों की संख्या के साथ-साथ इन दालों के आयाम को मापना आवश्यक होता है। इन मामलों में, एनोड सर्किट में एक प्रतिरोध शामिल होता है, जिस पर वोल्टेज पल्स होता है।

एक महत्वपूर्ण विशेषतापीएमटी गुणन कारक है एम।यदि सभी डायनोड्स के लिए s का मान समान है (डायनोड्स पर इलेक्ट्रॉनों के पूर्ण संग्रह के साथ), और डायनोड्स की संख्या बराबर है एन , फिर

ए और बी स्थिरांक हैं, यू इलेक्ट्रॉन ऊर्जा है। गुणन कारक एमनहीं गुणांक के बराबरविस्तारण एम", जो पीएमटी आउटपुट पर करंट के अनुपात को कैथोड छोड़ने वाले करंट के अनुपात को दर्शाता है

एम" =सेमी,

कहाँ पे से<1 - इलेक्ट्रॉन संग्रह गुणांक पहले डायनोड पर फोटोइलेक्ट्रॉन संग्रह की दक्षता को दर्शाता है।

यह बहुत महत्वपूर्ण है कि लाभ स्थिर रहे। एम"पीएमटी समय में और फोटो कैथोड से निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या में बदलाव के साथ। बाद की परिस्थिति जगमगाहट काउंटरों को परमाणु विकिरण स्पेक्ट्रोमीटर के रूप में उपयोग करना संभव बनाती है।

फोटोमल्टीप्लायरों में व्यतिकरण पर। जगमगाहट काउंटरों में, बाहरी विकिरण की अनुपस्थिति में भी, पीएमटी आउटपुट पर बड़ी संख्या में दालें दिखाई दे सकती हैं। इन दालों में आमतौर पर छोटे आयाम होते हैं और इन्हें शोर पल्स कहा जाता है। शोर स्पंदों की सबसे बड़ी संख्या फोटोकैथोड या यहां तक कि पहले डायनोड्स से थर्मोइलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण होती है। PMT शोर को कम करने के लिए अक्सर कूलिंग का उपयोग किया जाता है। बड़े-आयाम वाली दालों को बनाने वाले विकिरण को पंजीकृत करते समय, एक विवेचक को रिकॉर्डिंग सर्किट में शामिल किया जाता है जो शोर दालों को प्रसारित नहीं करता है।

चावल। 5. पीएमटी शोर दमन के लिए योजना।

1. दालों को पंजीकृत करते समय जिसका आयाम शोर के बराबर होता है, संयोग सर्किट (चित्र 5) में शामिल दो पीएमटी के साथ एक सिंटिलेटर का उपयोग करना तर्कसंगत है। इस मामले में, पता चला कण से उत्पन्न होने वाली दालों का एक अस्थायी चयन होता है। वास्तव में, एक पंजीकृत कण से स्किंटिलेटर में उत्पन्न प्रकाश की एक फ्लैश एक साथ दोनों पीएमटी के फ्लोरोकैथोड से टकराएगी, और दालें एक साथ उनके आउटपुट पर दिखाई देंगी, जिससे संयोग सर्किट काम करने के लिए मजबूर हो जाएगा। कण पंजीकृत किया जाएगा। प्रत्येक पीएमटी में शोर दालें एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से प्रकट होती हैं और अक्सर संयोग सर्किट द्वारा पंजीकृत नहीं की जाएंगी। यह विधि पीएमटी की आंतरिक पृष्ठभूमि को परिमाण के 2-3 आदेशों से कम करना संभव बनाती है।

लागू वोल्टेज के साथ शोर दालों की संख्या बढ़ जाती है, पहले धीरे-धीरे, फिर वृद्धि तेजी से बढ़ जाती है। पृष्ठभूमि में इस तेज वृद्धि का कारण इलेक्ट्रोड के तेज किनारों से क्षेत्र उत्सर्जन और अंतिम डायनोड्स और पीएमटी फोटोकैथोड के बीच एक प्रतिक्रिया आयनिक कनेक्शन की उपस्थिति है।

एनोड के क्षेत्र में, जहां वर्तमान घनत्व सबसे अधिक है, अवशिष्ट गैस और संरचनात्मक सामग्री दोनों की चमक हो सकती है। परिणामी कमजोर चमक, साथ ही आयनिक प्रतिक्रिया, तथाकथित साथ वाली दालों की उपस्थिति का कारण बनती है, जो मुख्य समय से 10-8 10-7 अलग होती हैं। सेकंड

4. जगमगाहट काउंटरों के डिजाइन

जगमगाहट काउंटरों के डिजाइन पर निम्नलिखित आवश्यकताएं लगाई गई हैं:

फोटोकैथोड पर जगमगाती रोशनी का सर्वश्रेष्ठ संग्रह;

फोटोकैथोड पर प्रकाश का समान वितरण;

बाहरी स्रोतों के प्रकाश से काला पड़ना;

चुंबकीय क्षेत्र का कोई प्रभाव नहीं;

पीएमटी लाभ की स्थिरता।

जगमगाहट काउंटरों के साथ काम करते समय, शोर दालों के आयाम के लिए सिग्नल पल्स आयाम के उच्चतम अनुपात को प्राप्त करना हमेशा आवश्यक होता है, जो कि जगमगाहट में उत्पन्न होने वाली फ्लैश तीव्रता के इष्टतम उपयोग को मजबूर करता है। आमतौर पर, स्किन्टिलेटर को एक धातु के कंटेनर में पैक किया जाता है, जिसके एक सिरे पर फ्लैट ग्लास होता है। कंटेनर और स्किन्टिलेटर के बीच सामग्री की एक परत रखी जाती है जो प्रकाश को दर्शाती है और इसके सबसे पूर्ण निकास में योगदान करती है। मैग्नीशियम ऑक्साइड (0.96), टाइटेनियम डाइऑक्साइड (0.95), जिप्सम (0.85-0.90) में सबसे अधिक परावर्तन होता है, एल्यूमीनियम का भी उपयोग किया जाता है (0.55-0.85)।

हीड्रोस्कोपिक स्किन्टिलेटर्स की सावधानीपूर्वक पैकेजिंग पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। इसलिए, उदाहरण के लिए, सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला फॉस्फोरस NaJ (Tl) बहुत हीड्रोस्कोपिक है और जब नमी इसमें प्रवेश करती है, तो यह पीला हो जाता है और इसकी चमक गुण खो देता है।

प्लास्टिक स्किन्टिलेटर्स को एयरटाइट कंटेनर में पैक करने की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन लाइट कलेक्शन बढ़ाने के लिए स्किन्टिलेटर के चारों ओर एक रिफ्लेक्टर लगाया जा सकता है। सभी सॉलिड स्किन्टिलेटर्स के एक सिरे पर एक आउटपुट विंडो होनी चाहिए, जो कि फोटोमल्टीप्लायर फोटोकैथोड से जुड़ी हो। जंक्शन पर जगमगाहट प्रकाश की तीव्रता का महत्वपूर्ण नुकसान हो सकता है। इन नुकसानों से बचने के लिए, कैनेडियन बालसम, खनिज या सिलिकॉन तेल को स्किन्टिलेटर और पीएमटी के बीच पेश किया जाता है, और ऑप्टिकल संपर्क बनाया जाता है।

कुछ प्रयोगों में, उदाहरण के लिए, वैक्यूम में माप, चुंबकीय क्षेत्र में, आयनकारी विकिरण के मजबूत क्षेत्रों में, सिंटिलेटर को सीधे पीएमटी फोटोकैथोड पर नहीं रखा जा सकता है। ऐसे मामलों में, एक प्रकाश गाइड का उपयोग प्रकाश को प्रकाश-संकेतक से फोटोकैथोड तक पहुँचाने के लिए किया जाता है। प्रकाश गाइड के रूप में, पारदर्शी सामग्री से बने पॉलिश किए गए छड़ का उपयोग किया जाता है - जैसे कि ल्यूसाइट, प्लेक्सीग्लस, पॉलीस्टाइनिन, साथ ही साथ एक पारदर्शी तरल से भरे धातु या प्लेक्सीग्लस ट्यूब। एक प्रकाश गाइड में प्रकाश की हानि उसके ज्यामितीय आयामों और सामग्री पर निर्भर करती है। कुछ प्रयोगों में घुमावदार प्रकाश गाइड का उपयोग करना आवश्यक है।

वक्रता की एक बड़ी त्रिज्या के साथ प्रकाश गाइड का उपयोग करना बेहतर है। लाइट गाइड विभिन्न व्यास के स्किंटिलेटर और पीएमटी को स्पष्ट करना भी संभव बनाते हैं। इस मामले में, शंकु के आकार के प्रकाश गाइड का उपयोग किया जाता है। PMT या तो एक प्रकाश गाइड के माध्यम से या तरल के साथ सीधे संपर्क द्वारा तरल सिंटिलेटर से जुड़ा होता है। चित्रा 6 एक तरल सिंटिलेटर के साथ एक पीएमटी संयुक्त का एक उदाहरण दिखाता है। विभिन्न ऑपरेटिंग मोड में, पीएमटी को 1000 से 2500 . तक वोल्टेज के साथ आपूर्ति की जाती है में।चूंकि पीएमटी का लाभ वोल्टेज पर बहुत तेजी से निर्भर करता है, आपूर्ति के वर्तमान स्रोत को अच्छी तरह से स्थिर होना चाहिए। इसके अलावा, आत्म-स्थिरीकरण संभव है।

पीएमटी एक वोल्टेज विभक्त द्वारा संचालित होता है, जो प्रत्येक इलेक्ट्रोड को उपयुक्त क्षमता के साथ आपूर्ति करने की अनुमति देता है। शक्ति स्रोत का ऋणात्मक ध्रुव फोटोकैथोड और विभक्त के एक छोर से जुड़ा होता है। पॉजिटिव पोल और डिवाइडर का दूसरा सिरा ग्राउंडेड है। विभक्त के प्रतिरोधों को इस तरह से चुना जाता है कि पीएमटी के संचालन का इष्टतम तरीका महसूस किया जा सके। अधिक स्थिरता के लिए, विभक्त के माध्यम से धारा पीएमटी के माध्यम से बहने वाली इलेक्ट्रॉन धाराओं की तुलना में अधिक परिमाण का क्रम होना चाहिए।

चावल। 6. PMT कपलिंग एक लिक्विड सिंटिलेटर के साथ।

1-तरल जगमगाहट;

2- पीएमटी;

3- प्रकाश ढाल।

जब जगमगाहट काउंटर स्पंदित मोड में संचालित होता है, तो लघु (~10-8 .) सेकंड)आवेग, जिसका आयाम कई इकाइयाँ या कई दसियों वोल्ट हो सकता है। इस मामले में, अंतिम डायनोड्स की क्षमता में तेज बदलाव का अनुभव हो सकता है, क्योंकि विभक्त के माध्यम से वर्तमान में इलेक्ट्रॉनों द्वारा कैस्केड से दूर किए गए चार्ज को फिर से भरने का समय नहीं होता है। इस तरह के संभावित उतार-चढ़ाव से बचने के लिए, विभक्त के अंतिम कुछ प्रतिरोधों को कैपेसिटेंस से हटा दिया जाता है। डायनोड्स पर विभवों के चयन के कारण, इन डायनोड्स पर इलेक्ट्रॉनों के संग्रह के लिए अनुकूल परिस्थितियों का निर्माण होता है, अर्थात। इष्टतम शासन के अनुरूप एक निश्चित इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल प्रणाली लागू की जाती है।

एक इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल प्रणाली में, इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र इस इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल सिस्टम को बनाने वाले सभी इलेक्ट्रोड पर क्षमता में आनुपातिक परिवर्तन पर निर्भर नहीं करता है। इसी तरह, एक गुणक में, जब आपूर्ति वोल्टेज में परिवर्तन होता है, तो केवल इसका लाभ बदलता है, लेकिन इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल गुण अपरिवर्तित रहते हैं।

पीएमटी डायनोड्स पर क्षमता में अनुपातहीन परिवर्तन के साथ, उस क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करने की स्थितियां जहां आनुपातिकता का उल्लंघन होता है। इस परिस्थिति का उपयोग पीएमटी लाभ के आत्म-स्थिरीकरण के लिए किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए, संभावित

चावल। 7. विभक्त सर्किट का हिस्सा।

पिछले डायनोड की क्षमता के संबंध में डायनोड्स में से एक को स्थिर रखा जाता है, या तो एक अतिरिक्त बैटरी की मदद से, या एक अतिरिक्त स्थिर डिवाइडर की मदद से। चित्र 7 विभक्त सर्किट का एक हिस्सा दिखाता है, जहां एक अतिरिक्त बैटरी डायनोड्स D5 और D6 के बीच जुड़ी होती है (उब = 90 में)।सर्वोत्तम आत्म-स्थिरीकरण प्रभाव प्राप्त करने के लिए, प्रतिरोध मान का चयन करना आवश्यक है आर"।आमतौर पर आर"अधिक आर 3-4 बार।

5. जगमगाहट काउंटरों के गुण

जगमगाहट काउंटरों के निम्नलिखित फायदे हैं।

उच्च समय संकल्प। इस्तेमाल किए गए स्किंटिलेटर्स के आधार पर पल्स की अवधि 10-6 से 10-9 . तक होती है सेकंड,वे। स्व-निर्वहन वाले काउंटरों से कम परिमाण के कई आदेशों द्वारा, जो बहुत अधिक गिनती दरों की अनुमति देता है। जगमगाहट काउंटरों की एक अन्य महत्वपूर्ण समय विशेषता फॉस्फोरस के माध्यम से पंजीकृत कण के पारित होने के बाद पल्स देरी का छोटा मूल्य है (10-9 -10-8 सेकंड)।यह कम रिज़ॉल्यूशन समय के साथ संयोग योजनाओं के उपयोग की अनुमति देता है (<10-8सेकंड)और, परिणामस्वरूप, अलग-अलग चैनलों पर कई बड़े भारों पर संयोगों को मापने के लिए यादृच्छिक संयोगों की एक छोटी संख्या के साथ।

उच्च पंजीकरण क्षमता जी -किरणें और न्यूट्रॉन। जी-क्वांटम या न्यूट्रॉन को पंजीकृत करने के लिए, यह आवश्यक है कि वे डिटेक्टर के पदार्थ के साथ प्रतिक्रिया करें; इस मामले में, परिणामी द्वितीयक आवेशित कण को डिटेक्टर द्वारा पंजीकृत किया जाना चाहिए। यह स्पष्ट है कि जितने अधिक पदार्थ जी-रे या न्यूट्रॉन के मार्ग में होंगे, उनके अवशोषण की संभावना उतनी ही अधिक होगी, उनके पंजीकरण की दक्षता उतनी ही अधिक होगी। वर्तमान में, जब बड़े स्किंटिलेटर्स का उपयोग किया जाता है, तो कई दसियों प्रतिशत की जी-रे डिटेक्शन दक्षता हासिल की जाती है। विशेष रूप से पेश किए गए पदार्थों (10 वी, 6 ली, आदि) के साथ स्किन्टिलेटर द्वारा न्यूट्रॉन का पता लगाने की दक्षता भी गैस-डिस्चार्ज काउंटरों द्वारा न्यूट्रॉन का पता लगाने की दक्षता से बहुत अधिक है।

पंजीकृत विकिरण के ऊर्जा विश्लेषण की संभावना। दरअसल, प्रकाश आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों) के लिए, एक सिंटिलेटर में फ्लैश की तीव्रता इस स्किन्टिलेटर में कण द्वारा खोई गई ऊर्जा के समानुपाती होती है।

आयाम विश्लेषक से जुड़े जगमगाहट काउंटरों का उपयोग करके, कोई भी इलेक्ट्रॉनों और जी-किरणों के स्पेक्ट्रा का अध्ययन कर सकता है। भारी आवेशित कणों (ए-कणों, आदि) के स्पेक्ट्रा के अध्ययन के साथ स्थिति कुछ बदतर है, जो कि सिंटिलेटर में एक बड़ा विशिष्ट आयनीकरण बनाते हैं। इन मामलों में, खोई हुई ऊर्जा के फटने की तीव्रता की आनुपातिकता सभी कण ऊर्जाओं में नहीं देखी जाती है और केवल एक निश्चित मूल्य से अधिक ऊर्जाओं पर ही प्रकट होती है। पल्स एम्पलीट्यूड और कण ऊर्जा के बीच गैर-रेखीय संबंध विभिन्न फॉस्फोरस और विभिन्न प्रकार के कणों के लिए भिन्न होता है। यह चित्र 1 और 2 में दिए गए रेखांकन द्वारा दर्शाया गया है।

बहुत बड़े ज्यामितीय आयामों के जगमगाहट बनाने की संभावना। इसका मतलब यह है कि बहुत उच्च ऊर्जा (कॉस्मिक किरणों) के ऊर्जा कणों का पता लगाना और उनका विश्लेषण करना संभव है, साथ ही ऐसे कण जो पदार्थ (न्यूट्रिनो) के साथ कमजोर रूप से बातचीत करते हैं।

स्किंटिलेटर पदार्थों की संरचना में शामिल होने की संभावना जिसके साथ न्यूट्रॉन एक बड़े क्रॉस सेक्शन के साथ बातचीत करते हैं। धीमी गति से न्यूट्रॉनों का पता लगाने के लिए फास्फोरस LiJ(Tl), LiF, LiBr का उपयोग किया जाता है। जब धीमी न्यूट्रॉन 6 ली के साथ बातचीत करते हैं, तो प्रतिक्रिया 6 ली (एन, ए) 3 एच होती है, जिसमें 4.8 की ऊर्जा होती है। मेव.

6. जगमगाहट काउंटरों के उपयोग के उदाहरण

नाभिक की उत्तेजित अवस्थाओं के जीवनकाल का मापन। रेडियोधर्मी क्षय के दौरान या विभिन्न परमाणु प्रतिक्रियाओं में, परिणामी नाभिक अक्सर उत्तेजित अवस्था में समाप्त हो जाते हैं। नाभिक के उत्तेजित राज्यों की क्वांटम विशेषताओं का अध्ययन परमाणु भौतिकी के मुख्य कार्यों में से एक है। नाभिक की उत्तेजित अवस्था की एक अत्यंत महत्वपूर्ण विशेषता उसका जीवनकाल है टी।इस मान को जानने से व्यक्ति को नाभिक की संरचना के बारे में कई जानकारी प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।

परमाणु नाभिक कई बार उत्तेजित अवस्था में हो सकता है। इन समयों को मापने के विभिन्न तरीके हैं। परमाणु स्तर के जीवनकाल को कुछ सेकंड से एक सेकंड के बहुत छोटे अंशों तक मापने के लिए जगमगाहट काउंटर बहुत सुविधाजनक साबित हुए हैं। जगमगाहट काउंटरों के उपयोग के एक उदाहरण के रूप में, हम विलंबित संयोग विधि पर विचार करेंगे। मान लीजिए कि नाभिक A (चित्र 10 देखें) b-क्षय द्वारा नाभिक में बदल जाता है परएक उत्तेजित अवस्था में, जो दो g-क्वांटा (g1, g2) के क्रमिक उत्सर्जन के लिए अपनी अतिरिक्त ऊर्जा देता है। उत्तेजित अवस्था का जीवनकाल निर्धारित करना आवश्यक है मैं. आइसोटोप ए युक्त तैयारी NaJ(Tl) क्रिस्टल (चित्र 8) के साथ दो काउंटरों के बीच स्थापित है। पीएमटी के आउटपुट पर उत्पन्न दालों को ~ 10-8 -10-7 के संकल्प समय के साथ तेजी से संयोग सर्किट में खिलाया जाता है सेकंडइसके अलावा, दालों को रैखिक एम्पलीफायरों और फिर आयाम विश्लेषक को खिलाया जाता है। उत्तरार्द्ध को इस तरह से कॉन्फ़िगर किया गया है कि वे एक निश्चित आयाम के दालों को पारित करते हैं। हमारे उद्देश्य के लिए, अर्थात्। जीवनकाल के स्तर को मापने के उद्देश्य से मैं(अंजीर देखें। 10), आयाम विश्लेषक एएआईफोटॉन ऊर्जा g1 और विश्लेषक के अनुरूप केवल दालों को पास करना चाहिए एएआईआई - जी2 .

चित्र 8. परिभाषित करने के लिए योजनाबद्ध आरेख

नाभिक की उत्तेजित अवस्थाओं का जीवनकाल।

इसके अलावा, विश्लेषक, साथ ही तेजी से संयोग सर्किट से दालों को धीमी गति से खिलाया जाता है (टी ~ 10-6 सेकंड)ट्रिपल मैच पैटर्न। प्रयोग में, तेज संयोग सर्किट के पहले चैनल में शामिल नाड़ी के समय विलंब के मूल्य पर ट्रिपल संयोगों की संख्या की निर्भरता का अध्ययन किया जाता है। आमतौर पर, तथाकथित चर विलंब रेखा LZ (चित्र। 8) का उपयोग करके पल्स विलंब किया जाता है।

विलंब रेखा को ठीक उसी चैनल से जोड़ा जाना चाहिए जिसमें क्वांटम g1 पंजीकृत है, क्योंकि यह क्वांटम g2 से पहले उत्सर्जित होता है। प्रयोग के परिणामस्वरूप, विलंब समय पर ट्रिपल संयोगों की संख्या की निर्भरता का एक अर्ध-लॉगरिदमिक ग्राफ बनाया गया है (चित्र 9), और इससे उत्साहित स्तर का जीवनकाल निर्धारित होता है मैं(उसी तरह जैसे एकल डिटेक्टर का उपयोग करके आधा जीवन निर्धारित करते समय किया जाता है)।

एक NaJ(Tl) क्रिस्टल के साथ जगमगाते काउंटरों और तेज-धीमी संयोगों की मानी गई योजना का उपयोग करके, जीवनकाल को 10-7 -10-9 मापना संभव है सेकंडयदि तेजी से कार्बनिक सिंटिलेटर का उपयोग किया जाता है, तो उत्तेजित अवस्थाओं के छोटे जीवनकाल को मापा जा सकता है (10-11 . तक) सेकंड).

चित्र.9. विलंब के परिमाण पर संयोगों की संख्या की निर्भरता।

गामा दोष का पता लगाना। परमाणु विकिरण, जिसमें उच्च भेदन शक्ति होती है, का उपयोग प्रौद्योगिकी में तेजी से पाइप, रेल और अन्य बड़े धातु ब्लॉकों में दोषों का पता लगाने के लिए किया जा रहा है। इन उद्देश्यों के लिए, जी-विकिरण स्रोत और जी-रे डिटेक्टर का उपयोग किया जाता है। इस मामले में सबसे अच्छा डिटेक्टर एक जगमगाहट काउंटर है, जिसमें उच्च पहचान क्षमता है। विकिरण स्रोत को एक लेड कंटेनर में रखा जाता है, जिसमें से जी-किरणों का एक संकीर्ण बीम एक कोलाइमर होल के माध्यम से निकलता है, जो ट्यूब को रोशन करता है। ट्यूब के विपरीत दिशा में एक जगमगाहट काउंटर स्थापित है। स्रोत और काउंटर को एक जंगम तंत्र पर रखा जाता है जो उन्हें पाइप के साथ ले जाने और अपनी धुरी के बारे में घुमाने की अनुमति देता है। पाइप सामग्री से गुजरते हुए, जी-रे बीम आंशिक रूप से अवशोषित हो जाएगा; यदि ट्यूब सजातीय है, तो अवशोषण हर जगह समान होगा, और काउंटर हमेशा प्रति यूनिट समय में जी-क्वांटा की एक ही संख्या (औसतन) दर्ज करेगा, लेकिन अगर ट्यूब के किसी स्थान पर सिंक है, तो इस जगह पर जी-रे कम अवशोषित होंगे, गिनती की गति बढ़ेगी। सिंक की लोकेशन का पता चल जाएगा। जगमगाहट काउंटरों के इस तरह के उपयोग के कई उदाहरण हैं।

न्यूट्रिनो का प्रायोगिक पता लगाना। न्यूट्रिनो प्राथमिक कणों में सबसे रहस्यमय है। न्यूट्रिनो के लगभग सभी गुण अप्रत्यक्ष डेटा से प्राप्त होते हैं। बी-क्षय का आधुनिक सिद्धांत मानता है कि न्यूट्रिनो द्रव्यमान mn शून्य के बराबर है। कुछ प्रयोग हमें यह बताने की अनुमति देते हैं। न्यूट्रिनो स्पिन 1/2 है, चुंबकीय क्षण<10-9 магнетона Бора. Электрический заряд равен нулю. Нейтрино может преодолевать огромные толщи вещества, не взаимодействуя с ним. При радиоактивном распаде ядер испускаются два сорта нейтрино. Так, при позитронном распаде ядро испускает позитрон (античастица) и нейтрино (n-частица). При электронном распадеиспускается электрон (частица) и антинейтрино (`n-античастйца).

परमाणु रिएक्टरों का निर्माण, जिसमें न्यूट्रॉन की अधिकता के साथ बहुत बड़ी संख्या में नाभिकों ने एंटीन्यूट्रिनो का पता लगाने की आशा दी। सभी न्यूट्रॉन-समृद्ध नाभिक इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के साथ क्षय हो जाते हैं और, परिणामस्वरूप, एंटीन्यूट्रिनो। कई लाख किलोवाट की क्षमता वाले परमाणु रिएक्टर के पास, एंटीन्यूट्रिनो फ्लक्स 1013 . है सेमी -2 · सेकंड-1 -भारी घनत्व की एक धारा, और एक उपयुक्त एंटीन्यूट्रिनो डिटेक्टर की पसंद के साथ, कोई भी उनका पता लगाने का प्रयास कर सकता है। 1954 में रेइन्स और कोवेन द्वारा ऐसा प्रयास किया गया था। लेखकों ने निम्नलिखित प्रतिक्रिया का उपयोग किया:

एन + पी ® एन+ई+ (1)

इस प्रतिक्रिया में, उत्पाद कण पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रॉन होते हैं, जिन्हें पंजीकृत किया जा सकता है।

~1 . की मात्रा के साथ एक तरल सिंटिलेटर एम 3,एक उच्च हाइड्रोजन सामग्री के साथ, कैडमियम से संतृप्त। प्रतिक्रिया में उत्पन्न पॉज़िट्रॉन (1) 511 . की ऊर्जा के साथ दो जी-क्वांटा में नष्ट हो गए कीवप्रत्येक और जगमगाहट के पहले फ्लैश की उपस्थिति का कारण बना। न्यूट्रॉन को कई माइक्रोसेकंड के लिए धीमा कर दिया गया और कैडमियम द्वारा कब्जा कर लिया गया। कैडमियम द्वारा इस कैप्चर में, लगभग 9 . की कुल ऊर्जा के साथ कई जी-क्वांटा उत्सर्जित किए गए थे मेव.नतीजतन, सिंटिलेटर में एक दूसरा फ्लैश दिखाई दिया। दो दालों के विलंबित संयोगों को मापा गया। चमक दर्ज करने के लिए, तरल सिंटिलेटर बड़ी संख्या में फोटोमल्टीप्लायरों से घिरा हुआ था।

विलंबित संयोगों की गिनती दर प्रति घंटे तीन गिनती थी। इन आंकड़ों से, यह प्राप्त किया गया था कि प्रतिक्रिया क्रॉस सेक्शन (चित्र 1) s = (1.1 ± 0.4) 10 -43 सेमी 2जो परिकलित मूल्य के करीब है।

वर्तमान में, कई प्रयोगों में बहुत बड़े तरल जगमगाहट काउंटरों का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, प्रयोगों में मनुष्यों और अन्य जीवित जीवों द्वारा उत्सर्जित जी-विकिरण प्रवाह को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है।

विखंडन अंशों का पंजीकरण। विखंडन के टुकड़ों के पंजीकरण के लिए गैस जगमगाहट काउंटर सुविधाजनक साबित हुए।

आमतौर पर, विखंडन क्रॉस सेक्शन का अध्ययन करने के लिए एक प्रयोग निम्नानुसार स्थापित किया जाता है: अध्ययन के तहत तत्व की एक परत किसी प्रकार के सब्सट्रेट पर जमा होती है और न्यूट्रॉन फ्लक्स से विकिरणित होती है। बेशक, जितना अधिक विखंडनीय सामग्री का उपयोग किया जाता है, उतनी ही अधिक विखंडन घटनाएं घटित होंगी। लेकिन चूंकि आमतौर पर विखंडनीय पदार्थ (उदाहरण के लिए, ट्रांसयूरेनियम तत्व) ए-उत्सर्जक होते हैं, इसलिए ए-कणों से बड़ी पृष्ठभूमि के कारण महत्वपूर्ण मात्रा में उनका उपयोग मुश्किल हो जाता है। और यदि स्पंदित आयनीकरण कक्षों की सहायता से विखंडन की घटनाओं का अध्ययन किया जाता है, तो विखंडन अंशों से उत्पन्न होने वाली दालों पर a-कणों से दालों को आरोपित करना संभव है। केवल बेहतर अस्थायी समाधान वाला एक उपकरण एक दूसरे पर दालों को लगाए बिना बड़ी मात्रा में विखंडनीय सामग्री का उपयोग करना संभव बना देगा। इस संबंध में, स्पंदित आयनीकरण कक्षों पर गैस जगमगाहट काउंटरों का एक महत्वपूर्ण लाभ है, क्योंकि बाद की पल्स अवधि गैस जगमगाहट काउंटरों की तुलना में परिमाण के 2-3 क्रम अधिक है। विखंडन अंशों से पल्स एम्पलीट्यूड ए-कणों की तुलना में बहुत बड़े होते हैं, और इसलिए एक आयाम विश्लेषक का उपयोग करके आसानी से अलग किया जा सकता है।

गैस जगमगाहट काउंटर की एक बहुत ही महत्वपूर्ण संपत्ति जी-रे के प्रति इसकी कम संवेदनशीलता है, क्योंकि भारी आवेशित कणों की उपस्थिति अक्सर एक तीव्र जी-रे प्रवाह के साथ होती है।

चमकदार कैमरा। 1952 में, सोवियत भौतिकविदों ज़ावोइस्की और अन्य ने पहली बार संवेदनशील इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल कन्वर्टर्स (ईओसी) का उपयोग करके ल्यूमिनसेंट पदार्थों में आयनकारी कणों के निशान की तस्वीर खींची। इस कण का पता लगाने की विधि, जिसे फ्लोरोसेंट कैमरा कहा जाता है, का उच्च समय रिज़ॉल्यूशन होता है। पहला प्रयोग CsJ (Tl) क्रिस्टल का उपयोग करके किया गया था।

बाद में, ल्यूमिनेसेंट कक्ष के निर्माण के लिए लंबी पतली छड़ (धागे) के रूप में प्लास्टिक के जगमगाहट का उपयोग किया जाने लगा। धागों को पंक्तियों में इस प्रकार रखा जाता है कि दो आसन्न पंक्तियों में धागे एक दूसरे से समकोण पर हों। यह कणों के स्थानिक प्रक्षेपवक्र को फिर से बनाने के लिए त्रिविम अवलोकन की संभावना प्रदान करता है। परस्पर लंबवत फिलामेंट्स के दो समूहों में से प्रत्येक की छवियों को इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल कन्वर्टर्स को अलग करने के लिए निर्देशित किया जाता है। धागे प्रकाश मार्गदर्शक की भूमिका भी निभाते हैं। प्रकाश केवल उन्हीं धागों द्वारा दिया जाता है जिन्हें कण पार करता है। यह प्रकाश फोटो खिंचवाने वाले संबंधित धागों के सिरों से बाहर निकलता है। सिस्टम 0.5 से 1.0 . तक अलग-अलग थ्रेड्स के व्यास के साथ निर्मित होते हैं मिमी

साहित्य :

1. जे बिरक्स। जगमगाहट काउंटर। एम।, आईएल, 1955।

2. वी.ओ. व्याज़ेम्स्की, आई.आई. लोमोनोसोव, वी.ए. रुज़िन। रेडियोमेट्री में जगमगाहट विधि। एम।, गोसातोमिज़दत, 1961।

3. यू.ए. ईगोरोव। गामा विकिरण और तेज न्यूट्रॉन के स्पेक्ट्रोमेट्री की स्टिंसिलेशन विधि। एम।, एटोमिज़दत, 1963।

4. पी.ए. टिश्किन। परमाणु भौतिकी के प्रायोगिक तरीके (परमाणु विकिरण के डिटेक्टर)।

लेनिनग्राद विश्वविद्यालय का प्रकाशन गृह, 1970।

5 जी.एस. लैंड्सबर्ग। भौतिकी की प्राथमिक पाठ्यपुस्तक (खंड 3)। एम।, नौका, 1971

जगमगाहट काउंटर

संचालन और दायरे का सिद्धांत

एक जगमगाहट काउंटर में, आयनकारी विकिरण संबंधित प्रदीपक में प्रकाश की एक फ्लैश का कारण बनता है, जो या तो ठोस या तरल हो सकता है। यह फ्लैश एक फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब को प्रेषित किया जाता है, जो इसे विद्युत प्रवाह की एक पल्स में बदल देता है। वर्तमान पल्स को उनके उच्च माध्यमिक उत्सर्जन गुणांक के कारण बाद के पीएमटी चरणों में बढ़ाया जाता है।

इस तथ्य के बावजूद कि, सामान्य तौर पर, जगमगाते काउंटरों के साथ काम करते समय अधिक जटिल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आवश्यकता होती है, इन काउंटरों का गीजर-मुलर काउंटरों पर महत्वपूर्ण लाभ होता है।

1. एक्स-रे और गामा विकिरण की गणना करने की क्षमता बहुत अधिक है; अनुकूल परिस्थितियों में, यह 100% तक पहुँच जाता है।

2. कुछ जगमगाहटों में प्रकाश उत्पादन उत्तेजक कण या क्वांटम की ऊर्जा के समानुपाती होता है।

3. अस्थायी संकल्प अधिक है।

इस प्रकार जगमगाहट काउंटर कम तीव्रता वाले विकिरण का पता लगाने के लिए, बहुत अधिक रिज़ॉल्यूशन आवश्यकताओं के साथ ऊर्जा वितरण विश्लेषण के लिए और उच्च विकिरण तीव्रता पर संयोग माप के लिए एक उपयुक्त डिटेक्टर है।

बी) सिंटिलेटर्स

1) प्रोटॉन और अन्य अत्यधिक आयनकारी कण। अगर हम केवल इन कणों के पंजीकरण के बारे में बात कर रहे हैं, तो सभी प्रकार के सिंटिलेटर समान रूप से उपयुक्त हैं, और उनकी उच्च रोक शक्ति के कारण, मिलीमीटर के क्रम की मोटाई वाली परतें और उससे भी कम पर्याप्त हैं। हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि कार्बनिक स्किन्टिलेटर्स में प्रोटॉन और β कणों का प्रकाश उत्पादन समान ऊर्जा के इलेक्ट्रॉनों के प्रकाश उत्पादन का केवल 1/10 है, जबकि ZnS और NaJ अकार्बनिक स्किन्टिलेटर में वे दोनों हैं एक ही क्रम।

प्रकाश की चमक की ऊर्जा और उससे जुड़े दालों के परिमाण के साथ-साथ कार्बनिक पदार्थों के लिए, स्किंटिलेटर में स्थानांतरित कणों की ऊर्जा के बीच संबंध, आम तौर पर, गैर-रैखिक है। ZnS 1 NaJ और CsJ के लिए, हालांकि, यह निर्भरता रैखिक के करीब है। अपने स्वयं के फ्लोरोसेंट विकिरण के लिए उनकी अच्छी पारदर्शिता के कारण, NaJ और CsJ क्रिस्टल उत्कृष्ट ऊर्जा संकल्प प्रदान करते हैं; हालाँकि, यह सुनिश्चित करने के लिए ध्यान रखा जाना चाहिए कि जिस सतह से कण क्रिस्टल में प्रवेश करते हैं वह बहुत साफ हो।

2) न्यूट्रॉन। Li6Hs, B10Li" या CdlisCd114 प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके धीमे न्यूट्रॉन का पता लगाया जा सकता है। इस उद्देश्य के लिए स्किन्टिलेटर के रूप में, LiJ के एकल क्रिस्टल, पाउडर मिश्रण, उदाहरण के लिए, 1 भार भाग B 2 O 3 और 5 भार भाग ZnS, सीधे जमा किए जाते हैं। PMT विंडो; भी लागू किया जा सकता है

एक जगमगाहट स्पेक्ट्रोमीटर का ब्लॉक आरेख। 1 - स्किन्टिलेटर, 2 - पीएमटी, एच - हाई वोल्टेज सोर्स, 4 - कैथोड फॉलोअर, ई - लीनियर एम्पलीफायर, 6 - एम्पलीट्यूड पल्स एनालाइजर, 7 - रिकॉर्डिंग डिवाइस।

ZnS पिघला हुआ B 2 O 3 में निलंबित, सिंथेटिक स्किन्टिलेटर्स में संबंधित बोरॉन यौगिक, और कैडमियम मिथाइल बोरेट या तरल स्किंटिलेटर के साथ प्रोपियोनेट का मिश्रण। यदि न्यूट्रॉन माप में जेड-विकिरण के प्रभाव को बाहर करना आवश्यक है, तो उन प्रतिक्रियाओं में जो भारी कणों के उत्सर्जन का कारण बनती हैं, कणों के प्रकार के आधार पर विभिन्न स्किन्टिलेटर्स के प्रकाश उत्पादन के लिए उपरोक्त संबंध को लिया जाना चाहिए। खाता।

हाइड्रोजन युक्त पदार्थों में उत्पादित रिकॉइल प्रोटॉन का उपयोग करके फास्ट न्यूट्रॉन का पता लगाया जाता है। चूंकि उच्च हाइड्रोजन सामग्री केवल कार्बनिक सिंटिलेटर्स में होती है, इसलिए उपरोक्त कारणों से -विकिरण के प्रभाव को कम करना मुश्किल है। सबसे अच्छे परिणाम तब प्राप्त होते हैं जब रिकॉइल प्रोटॉन के निर्माण की प्रक्रिया को आर-किरणों द्वारा स्किन्टिलेटर के उत्तेजना से अलग किया जाता है। इस मामले में, बाद की परत पतली होनी चाहिए, इसकी मोटाई रिकॉइल प्रोटॉन की सीमा द्वारा निर्धारित की जाती है, ताकि जेड-विकिरण का पता लगाने की संभावना काफी कम हो। इस मामले में, ZnS को एक जगमगाहट के रूप में उपयोग करना बेहतर है। हाइड्रोजन युक्त पारदर्शी कृत्रिम पदार्थ में पाउडर ZnS को निलंबित करना भी संभव है।

स्किन्टिलेटर्स का उपयोग करके तेज न्यूट्रॉन के ऊर्जा स्पेक्ट्रम का अध्ययन करना लगभग असंभव है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि रिकॉइल प्रोटॉन की ऊर्जा सभी प्रकार के मूल्यों को ले सकती है, न्यूट्रॉन की कुल ऊर्जा तक, यह इस बात पर निर्भर करता है कि टकराव कैसे होता है।

3) इलेक्ट्रॉन, पी-कण। अन्य प्रकार के विकिरण के लिए, इलेक्ट्रॉनों के लिए स्किंटिलेटर का ऊर्जा संकल्प प्रकाश ऊर्जा और आयनकारी कण द्वारा स्किन्टिलेटर को हस्तांतरित ऊर्जा के बीच के अनुपात पर निर्भर करता है। यह इस तथ्य के कारण है कि पहले सन्निकटन में सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव के कारण, मोनोएनेरजेनिक घटना कणों के कारण दालों के परिमाण के वितरण वक्र की आधी-चौड़ाई, फोटोइलेक्ट्रॉनों की संख्या के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है। पीएमटी फोटोकैथोड से। वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले स्किन्टिलेटर्स में से, NaJ 1 सबसे बड़ा पल्स एम्पलीट्यूड देता है, और ऑर्गेनिक स्किन्टिलेटर्स के लिए, एन्थ्रेसीन, जो अन्य चीजें समान होने पर, NaJ की तुलना में लगभग दो गुना छोटे आयाम की दालें देता है।

चूंकि परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ प्रभावी इलेक्ट्रॉन बिखरने वाले क्रॉस सेक्शन में दृढ़ता से वृद्धि होती है, जब NaJ का उपयोग किया जाता है, तो सभी घटना इलेक्ट्रॉनों का 80-90% फिर से क्रिस्टल से बिखर जाता है; एन्थ्रेसीन का उपयोग करते समय, यह प्रभाव लगभग 10% तक पहुंच जाता है। बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन आवेगों का कारण बनते हैं, जिसका परिमाण इलेक्ट्रॉनों की कुल ऊर्जा के अनुरूप मूल्य से कम होता है। नतीजतन, NaJ क्रिस्टल के साथ प्राप्त β स्पेक्ट्रा की मात्रा निर्धारित करना बहुत मुश्किल है। इसलिए, β-स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए अक्सर कार्बनिक स्किन्टिलेटर्स का उपयोग करना अधिक समीचीन होता है, जिसमें कम परमाणु संख्या वाले तत्व होते हैं।

बैकस्कैटरिंग को निम्न विधियों द्वारा भी कमजोर किया जा सकता है। जिस पदार्थ के β-विकिरण की जांच की जानी है, उसे या तो स्किंटिलेटर के साथ मिला दिया जाता है, यदि वह फ्लोरोसेंट विकिरण को दबाता नहीं है, या स्किंटिलेटर्स की दो सतहों के बीच रखा जाता है, जिसका फ्लोरोसेंट Iryny 1 Ienne फोटोकैथोड पर कार्य करता है, या, अंत में, एक स्किन्टिलेटर के साथ प्रयोग किया जाता है एक आंतरिक चैनल जिसमें यह विकिरण में गुजरता है।

प्रकाश ऊर्जा और विकिरण द्वारा सिंटिलेटर को हस्तांतरित ऊर्जा के बीच निर्भरता NaJ के लिए रैखिक है। सभी कार्बनिक जगमगाहट के लिए, यह अनुपात कम इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पर घट जाता है। स्पेक्ट्रा की मात्रा निर्धारित करते समय इस गैर-रैखिकता को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

4) एक्स-रे और गामा विकिरण। एक जगमगाहट के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण की बातचीत की प्रक्रिया में मुख्य रूप से तीन प्राथमिक प्रक्रियाएं होती हैं।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में, क्वांटम की ऊर्जा लगभग पूरी तरह से एक फोटोइलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, और फोटोइलेक्ट्रॉन की छोटी सीमा के कारण, यह ज्यादातर मामलों में स्किन्टिलेटर में अवशोषित हो जाती है। इलेक्ट्रॉन बाध्यकारी ऊर्जा के अनुरूप द्वितीयक क्वांटम या तो स्किंटिलेटर द्वारा अवशोषित किया जाता है या इसे छोड़ देता है।

कॉम्पटन प्रभाव में, क्वांटम ऊर्जा का केवल एक हिस्सा इलेक्ट्रॉन को स्थानांतरित किया जाता है। यह हिस्सा स्किन्टिलेटर में उच्च संभावना के साथ अवशोषित होता है। बिखरा हुआ फोटॉन, जिसकी ऊर्जा कॉम्पटन इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा के बराबर मात्रा में घट गई है, है भी या तो scintillator द्वारा अवशोषित या इसे छोड़ देता है।

जोड़े के निर्माण के दौरान, प्राथमिक क्वांटम की ऊर्जा, जोड़ी गठन की ऊर्जा को घटाकर, इस जोड़ी की गतिज ऊर्जा में गुजरती है और मुख्य रूप से स्किंटिलेटर द्वारा अवशोषित की जाती है। एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन के विनाश के दौरान उत्पन्न विकिरण स्किंटिलेटर में अवशोषित हो जाता है या इसे छोड़ देता है।

इन प्रक्रियाओं के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन की ऊर्जा निर्भरता ऐसी है कि कम फोटॉन ऊर्जा पर, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव मुख्य रूप से होता है; 1.02 Mae की ऊर्जा से शुरू होकर, जोड़े के गठन को देखा जा सकता है, लेकिन इस प्रक्रिया की संभावना केवल उच्च ऊर्जा पर ही एक सराहनीय मूल्य तक पहुँचती है। मध्यवर्ती क्षेत्र में, कॉम्पटन प्रभाव द्वारा मुख्य भूमिका निभाई जाती है।

परमाणु संख्या Z में वृद्धि के साथ, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के लिए और जोड़े के गठन के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन कॉम्पटन प्रभाव की तुलना में बहुत अधिक मजबूती से बढ़ते हैं। हालाँकि, इस मामले में, इलेक्ट्रॉन को स्थानांतरित किया जाता है:

1) फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के साथ, - क्वांटम की ऊर्जा के अलावा, जो प्राथमिक प्रभाव के दौरान पहले से ही इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा में बदल जाती है, अभी भी केवल फोटोइलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा है, जो माध्यमिक विकिरण से मेल खाती है, नरम और आसानी से अवशोषित;

2) जोड़े के निर्माण में - असतत ज्ञात ऊर्जा के साथ केवल विनाश विकिरण। कॉम्पटन प्रभाव के साथ, माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों और बिखरे हुए क्वांटा की ऊर्जा में संभावित मूल्यों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। चूंकि, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, द्वितीयक क्वांटा अवशोषण का अनुभव नहीं कर सकता है और स्किंटिलेटर को छोड़ सकता है, स्पेक्ट्रा की व्याख्या की सुविधा के लिए, जहां तक संभव हो उस क्षेत्र को संकीर्ण करना समीचीन है जिसमें बड़े एच के साथ स्किंटिलेटर चुनकर कोमहोज प्रभाव प्रमुख होता है, उदाहरण के लिए, NaJ। इसके अलावा, NaJ के लिए स्किंटिलेटर को हस्तांतरित ऊर्जा के लिए प्रकाश की ऊर्जा का अनुपात व्यावहारिक रूप से इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा से स्वतंत्र है, इसलिए, सभी जटिल प्रक्रियाओं में, जिसमें क्वांटा अवशोषित होते हैं, समान मात्रा में प्रकाश जारी किया जाता है। .इस तरह की जटिल प्रक्रियाएं अधिक संभावना के साथ होती हैं, सिंटिलेटर का आकार जितना बड़ा होता है।

एन्थ्रेसीन में गामा किरणों का क्षीणन, μ क्षीणन गुणांक है; f प्रकाश अवशोषण गुणांक है, a कॉम्पटन प्रकीर्णन गुणांक है, p युग्म निर्माण गुणांक है।

जगमगाता काउंटर,परमाणु विकिरण और प्राथमिक कणों (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉनों, जी-क्वांटा, मेसन, आदि) का पता लगाने के लिए एक उपकरण, जिनमें से मुख्य तत्व एक पदार्थ है जो आवेशित कणों (स्किन्टिलेटर) की क्रिया के तहत चमकता है, और फोटोमल्टीप्लायर (एफईयू)। 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में आयनकारी कणों (α-कणों, परमाणु विखंडन के टुकड़े) की क्रिया के तहत प्रकाश चमक (स्किंटिलेशन) के दृश्य अवलोकन परमाणु भौतिकी की मुख्य विधि थी। (सेमी। स्पिंथरिस्कोप ). बाद में एस. के साथ. पूरी तरह से हटा दिया गया था आयनीकरण कक्ष तथा आनुपातिक काउंटर. परमाणु भौतिकी में उनकी वापसी 1940 के दशक के अंत में हुई, जब उच्च लाभ वाले मल्टीस्टेज पीएमटी का उपयोग अत्यधिक कमजोर प्रकाश चमक का पता लगाने में सक्षम जगमगाहट का पता लगाने के लिए किया गया था।

एस के साथ कार्रवाई का सिद्धांत। निम्नलिखित में शामिल हैं: एक आवेशित कण, जो एक सिंटिलेटर से होकर गुजरता है, परमाणुओं और अणुओं के आयनीकरण के साथ, उन्हें उत्तेजित करता है। अप्रकाशित (जमीन) अवस्था में लौटने पर, परमाणु फोटॉन उत्सर्जित करते हैं (चित्र 1 देखें)। चमक ). पीएमटी कैथोड से टकराने वाले फोटॉन इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं (चित्र देखें। फोटोइलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन ), नतीजतन, पीएमटी एनोड पर एक इलेक्ट्रिक पल्स दिखाई देता है, जिसे आगे बढ़ाया और रिकॉर्ड किया जाता है (चित्र 1 देखें)। चावल। ) तटस्थ कणों (न्यूट्रॉन, जी-क्वांटा) का पता लगाना द्वितीयक आवेशित कणों द्वारा होता है जो न्यूट्रॉन और जी-क्वांटा की स्किन्टिलेटर परमाणुओं के साथ बातचीत के दौरान बनते हैं।

विभिन्न पदार्थों (ठोस, तरल, गैसीय) का उपयोग जगमगाहट के रूप में किया जाता है। प्लास्टिक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो आसानी से निर्मित, मशीनीकृत होते हैं और एक तीव्र चमक देते हैं। एक सिंटिलेटर की एक महत्वपूर्ण विशेषता पता लगाए गए कण की ऊर्जा का अंश है जो प्रकाश ऊर्जा (रूपांतरण दक्षता एच) में परिवर्तित हो जाती है। क्रिस्टलीय सिंटिलेटर्स में उच्चतम h मान होते हैं: NaI, सक्रिय Tl, एन्थ्रेसीन और ZnS। डॉ। एक महत्वपूर्ण विशेषता चमक समय t है, जो कि उत्साहित स्तरों पर जीवनकाल द्वारा निर्धारित किया जाता है। कण के पारित होने के बाद चमक की तीव्रता तेजी से बदलती है: , कहाँ पे मैं 0 - प्रारंभिक तीव्रता। अधिकांश जगमगाहटों के लिए, t 10–9 - 10–5 . की सीमा में होता है सेकंडप्लास्टिक की चमक कम होती है (तालिका 1)। छोटा t, तेज़ S. के साथ बनाया जा सकता है।

पीएमटी द्वारा एक लाइट फ्लैश को पंजीकृत करने के लिए, यह आवश्यक है कि स्किन्टिलेटर का उत्सर्जन स्पेक्ट्रम पीएमटी फोटोकैथोड की संवेदनशीलता के वर्णक्रमीय क्षेत्र के साथ मेल खाता हो, और स्किन्टिलेटर सामग्री अपने स्वयं के विकिरण के लिए पारदर्शी होनी चाहिए। पंजीकरण कराना धीमी न्यूट्रॉन ली या बी को स्किंटिलेटर में जोड़ा जाता है। हाइड्रोजन युक्त स्किन्टिलेटर्स का उपयोग करके फास्ट न्यूट्रॉन का पता लगाया जाता है (चित्र देखें। न्यूट्रॉन डिटेक्टर ). जी-क्वांटा और उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए, नल (टीएल) का उपयोग किया जाता है, जिसमें उच्च घनत्व और उच्च प्रभावी परमाणु संख्या होती है (चित्र 1 देखें)। गामा विकिरण ).

एस. एस. 1-2 . से - विभिन्न आकारों के जगमगाहट से बने होते हैं मिमी 3 से 1-2 एम 3 . उत्सर्जित प्रकाश को "खो" न देने के लिए, पीएमटी और सिंटिलेटर के बीच अच्छा संपर्क आवश्यक है। एस के साथ। एक छोटा सा झालर सीधे पीएमटी फोटोकैथोड से चिपका होता है। अन्य सभी पक्ष परावर्तक सामग्री की एक परत से ढके होते हैं (उदाहरण के लिए, MgO, TiO 2)। एस के साथ। बड़े आकार का उपयोग प्रकाश मार्गदर्शक (आमतौर पर पॉलिश कार्बनिक ग्लास)।

एस.एस. के लिए लक्षित पीएमटी में उच्च फोटोकैथोड दक्षता (2.5% तक), उच्च लाभ (10 8 -10 8), लघु इलेक्ट्रॉन संग्रह समय (10 -8) होना चाहिए सेकंड) इस समय की उच्च स्थिरता पर। उत्तरार्द्ध समय में संकल्प प्राप्त करना संभव बनाता है एस। एस। £10 -9 सेकंडपीएमटी का उच्च लाभ, निम्न स्तर के आंतरिक शोर के साथ, फोटोकैथोड से बाहर निकलने वाले व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों का पता लगाना संभव बनाता है। पीएमटी एनोड पर सिग्नल 100 . तक पहुंच सकता है में।

टैब। 1. - कुछ ठोस और तरल जगमगाहट के लक्षण,

जगमगाहट काउंटरों में उपयोग किया जाता है

पदार्थ	घनत्व, जी/सेमी 3	चमक समय, टी, 10 -9 सेकंड	रूपांतरण दक्षता एच,% (इलेक्ट्रॉनों के लिए)
क्रिस्टल
एन्थ्रेसीन सी 14 एच 10
स्टिलबेन सी 14 एच 12



तरल पदार्थ
समाधान आर-टेरफिनाइल xylene (5 g/l) में POPOP 1 (0.1 g/l) के अतिरिक्त के साथ
समाधान आरपीओपीओपी (0.1 ग्राम/ली) के अतिरिक्त टोल्यूनि (4 ग्राम/ली) में -टेरफेनिल
प्लास्टिक
अतिरिक्त के साथ पॉलीस्टाइनिन आर-टेरफिनाइल (0.9%) और ए-एनपीओ 2 (वजन के अनुसार 0.05%)
Polyvinyltoluene 3.4% के अतिरिक्त के साथ आर-टेरफिनाइल और 0.1 wt% POPOP

1 पीओपीओपी - 1,4-डीआई - बेंजीन। 2 एनपीओ - 2-(1-नेफ्थिल)-5-फेनिलॉक्साज़ोल।

एस के लाभ के साथ: विभिन्न कणों के पंजीकरण की उच्च दक्षता (व्यावहारिक रूप से 100%); रफ़्तार; विभिन्न आकारों और विन्यासों के जगमगाहट बनाने की संभावना; उच्च विश्वसनीयता और अपेक्षाकृत कम लागत। एस के साथ इन गुणों के लिए धन्यवाद। परमाणु भौतिकी, प्राथमिक कण भौतिकी और में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है ब्रह्मांडीय किरणों, उद्योग में (विकिरण नियंत्रण), मात्रामापी, रेडियोमेट्री, भूविज्ञान, चिकित्सा, आदि। एस.एस. के नुकसान: कम-ऊर्जा कणों के प्रति कम संवेदनशीलता (£ 1 कीव), कम ऊर्जा संकल्प (अंजीर देखें। जगमगाहट स्पेक्ट्रोमीटर ).

निम्न ऊर्जा के आवेशित कणों का अध्ययन करने के लिए (< 0,1 एमईवी) और परमाणु विखंडन के टुकड़े, गैसों का उपयोग स्किंटिलेटर (तालिका 2) के रूप में किया जाता है। गैसों की ऊर्जा की एक विस्तृत श्रृंखला में कण की ऊर्जा पर संकेत परिमाण की एक रैखिक निर्भरता, तेज प्रतिक्रिया और दबाव को बदलकर रोक शक्ति को बदलने की क्षमता होती है। इसके अलावा, स्रोत को गैस सिंटिलेटर की मात्रा में पेश किया जा सकता है। हालांकि, गैस सिंटिलेटर्स को उच्च गैस शुद्धता और क्वार्ट्ज खिड़कियों के साथ एक विशेष पीएमटी की आवश्यकता होती है (उत्सर्जित प्रकाश का एक महत्वपूर्ण हिस्सा पराबैंगनी क्षेत्र में होता है)।

टैब। 2. - कुछ गैसों के अभिलक्षण के रूप में प्रयुक्त होते हैं

जगमगाते काउंटरों में जगमगाते (740 . के दबाव पर) मिमी

आर टी. कला।,ऊर्जा वाले a-कणों के लिए 4.7 एमईवी)

रोशनी समय टी,	स्पेक्ट्रम के अधिकतम पर तरंग दैर्ध्य,	रूपांतरण दक्षता एन,%



3×10 -9

लिट.:बिर्के जे।, जगमगाहट काउंटर, ट्रांस। अंग्रेजी से, एम।, 1955; कलाश्निकोवा वी। आई।, कोज़ोडेव एम। एस।, प्राथमिक कणों के डिटेक्टर, पुस्तक में: परमाणु भौतिकी के प्रायोगिक तरीके, एम।, 1966; रिट्सन डी।, उच्च ऊर्जा भौतिकी में प्रायोगिक तरीके, ट्रांस। अंग्रेजी से, एम।, 1964।

ग्रेट सोवियत एनसाइक्लोपीडिया एम।: "सोवियत इनसाइक्लोपीडिया", 1969-1978

- जगमगाता काउंटर कैसे काम करता है

- सिंटिलेटर

- फोटोमल्टीप्लायर

- जगमगाहट काउंटरों के डिजाइन

- जगमगाहट काउंटरों के गुण

- जगमगाहट काउंटरों का उपयोग करने के उदाहरण

- प्रयुक्त साहित्य की सूची

जगमगाहट काउंटर

बाद में दृश्य जगमगाहट विधि का उपयोग मुख्य रूप से कई मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट की ऊर्जा वाले ए-कणों और प्रोटॉन का पता लगाने के लिए किया गया था। व्यक्तिगत तेज इलेक्ट्रॉनों को पंजीकृत करना संभव नहीं था, क्योंकि वे बहुत कमजोर चमक पैदा करते हैं। कभी-कभी, जब जिंक-सल्फाइड स्क्रीन को इलेक्ट्रॉनों से विकिरणित किया जाता था, तो चमक का निरीक्षण करना संभव था, लेकिन यह तभी हुआ जब एक ही जिंक सल्फाइड क्रिस्टल पर पर्याप्त रूप से बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन एक साथ गिरे।

दृश्य जगमगाहट विधि प्रति इकाई समय में बहुत कम संख्या में कणों को पंजीकृत करना संभव बनाती है। जगमगाने की गिनती के लिए सबसे अच्छी स्थिति तब प्राप्त होती है जब उनकी संख्या 20 से 40 प्रति मिनट के बीच होती है। बेशक, जगमगाहट विधि व्यक्तिपरक है, और परिणाम कुछ हद तक प्रयोगकर्ता के व्यक्तिगत गुणों पर निर्भर करते हैं।

अपनी कमियों के बावजूद, दृश्य जगमगाहट पद्धति ने परमाणु और परमाणु भौतिकी के विकास में बहुत बड़ी भूमिका निभाई। रदरफोर्ड ने इसका उपयोग ए-कणों को पंजीकृत करने के लिए किया क्योंकि वे परमाणुओं द्वारा बिखरे हुए थे। इन्हीं प्रयोगों के कारण रदरफोर्ड ने नाभिक की खोज की। पहली बार, दृश्य विधि ने नाइट्रोजन नाभिक से बाहर निकलने वाले तेज़ प्रोटॉन का पता लगाना संभव बना दिया, जब ए-कणों के साथ बमबारी की गई, यानी। नाभिक का पहला कृत्रिम विखंडन।

तीस के दशक तक जगमगाहट की दृश्य पद्धति का बहुत महत्व था, जब परमाणु विकिरण को रिकॉर्ड करने के नए तरीकों की उपस्थिति ने इसे कुछ समय के लिए भुला दिया। जगमगाहट पंजीकरण पद्धति को 1940 के दशक के अंत में एक नए आधार पर पुनर्जीवित किया गया था। इस समय तक, फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) विकसित किए जा चुके थे जिससे प्रकाश की बहुत कमजोर चमक को दर्ज करना संभव हो गया था। जगमगाहट काउंटर बनाए गए, जिनकी मदद से गिनती दर को 108 के कारक से बढ़ाना और दृश्य विधि की तुलना में और भी अधिक संभव है, और ऊर्जा के मामले में चार्ज कणों और दोनों के संदर्भ में पंजीकरण और विश्लेषण करना भी संभव है। न्यूट्रॉन और जी-रे।

1. जगमगाहट काउंटर के संचालन का सिद्धांत

एक जगमगाहट काउंटर एक जगमगाहट (फास्फोरस) और एक फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) का एक संयोजन है। काउंटर किट में एक पीएमटी बिजली आपूर्ति और रेडियो उपकरण भी शामिल है जो पीएमटी दालों का प्रवर्धन और पंजीकरण प्रदान करता है। कभी-कभी फोटोमल्टीप्लायर के साथ फॉस्फोरस का संयोजन एक विशेष ऑप्टिकल सिस्टम (लाइट गाइड) के माध्यम से किया जाता है।

जगमगाहट काउंटर के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। प्रदीपक में प्रवेश करने वाला एक आवेशित कण अपने अणुओं का आयनीकरण और उत्तेजना पैदा करता है, जो बहुत कम समय (10 -6) के बाद होता है। - 10 -9 सेकंड ) फोटॉन उत्सर्जित करके स्थिर अवस्था में चले जाते हैं। प्रकाश की एक चमक (चमक) है। कुछ फोटॉन पीएमटी फोटोकैथोड से टकराते हैं और उसमें से फोटोइलेक्ट्रॉन को बाहर निकाल देते हैं। उत्तरार्द्ध, पीएमटी पर लागू वोल्टेज की कार्रवाई के तहत, इलेक्ट्रॉन गुणक के पहले इलेक्ट्रोड (डायनोड) पर केंद्रित और निर्देशित होते हैं। इसके अलावा, माध्यमिक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के परिणामस्वरूप, हिमस्खलन की तरह इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है, और पीएमटी आउटपुट पर एक वोल्टेज पल्स दिखाई देता है, जिसे तब रेडियो उपकरण द्वारा प्रवर्धित और रिकॉर्ड किया जाता है।

फास्फोरस के रूप में उपयोग किया जाता है:

कार्बनिक क्रिस्टल,

तरल कार्बनिक जगमगाहट,

कठोर प्लास्टिक जगमगाहट,

गैस जगमगाहट।

जगमगाहट की मुख्य विशेषताएं हैं: प्रकाश उत्पादन, विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना और जगमगाहट की अवधि।

कहाँ पे - बाहर जाने वाले फोटॉनों की औसत संख्या, - औसत फोटॉन ऊर्जा प्रत्येक स्किंटिलेटर मोनोएनेरगेटिक क्वांटा का उत्सर्जन नहीं करता है, लेकिन इस स्किन्टिलेटर की एक सतत स्पेक्ट्रम विशेषता है।

कहाँ पे मैं 0 - जगमगाहट तीव्रता का अधिकतम मूल्य; टी 0 - क्षय समय स्थिर, उस समय के रूप में परिभाषित किया गया है जिसके दौरान जगमगाहट तीव्रता कम हो जाती है इएक बार।

जगमगाहट प्रक्रिया के दौरान उत्सर्जित फोटॉनों की कुल संख्या कहाँ है।

फॉस्फोरस के ल्यूमिनेसेंस (चमक) की प्रक्रियाओं को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: फ्लोरोसेंस और फॉस्फोरेसेंस। यदि फ्लैशिंग सीधे उत्तेजना के दौरान या 10 -8 . के क्रम के समय अंतराल के दौरान होती है सेकंड,प्रक्रिया को प्रतिदीप्ति कहा जाता है। अंतराल 10 -8 सेकंडइसलिए चुना गया क्योंकि यह तथाकथित अनुमत संक्रमणों के लिए उत्तेजित अवस्था में एक परमाणु के जीवनकाल के परिमाण के क्रम में बराबर है।

फॉस्फोरेसेंस को ल्यूमिनेसेंस के रूप में समझा जाता है, जो उत्तेजना की समाप्ति के बाद काफी समय तक जारी रहता है। लेकिन प्रतिदीप्ति और स्फुरदीप्ति के बीच मुख्य अंतर आफ्टरग्लो की अवधि नहीं है। उत्तेजना के दौरान उत्पन्न होने वाले इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के पुनर्संयोजन से क्रिस्टल फॉस्फोरस का फॉस्फोरेसेंस उत्पन्न होता है। कुछ क्रिस्टल में, आफ्टरग्लो को इस तथ्य के कारण लंबा किया जा सकता है कि इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों को "ट्रैप" द्वारा पकड़ लिया जाता है, जिससे उन्हें अतिरिक्त आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करने के बाद ही छोड़ा जा सकता है। इसलिए, तापमान पर फॉस्फोरेसेंस की अवधि की निर्भरता स्पष्ट है। जटिल कार्बनिक अणुओं के मामले में, फॉस्फोरेसेंस एक मेटास्टेबल अवस्था में उनकी उपस्थिति से जुड़ा होता है, संक्रमण की संभावना जिससे जमीन की स्थिति छोटी हो सकती है। और इस मामले में, तापमान पर फॉस्फोरेसेंस की क्षय दर की निर्भरता देखी जाएगी।

छात्र के लिए पोर्टल। आत्म प्रशिक्षण

संचालन और दायरे का सिद्धांत

संबंधित आलेख