27. Сцинтиляційні детектори

світла

Як вони працюють

Сцинтиляційні детектори засновані на тому, що деякі матеріали (званілюмінофорами ) випромінюють видиме світло при зміні орбітальним електроном енергетичного рівня. Як Ви пам'ятаєте з Модуля 1.4 "Взаємодія іонізуючого випромінювання з речовиною", іонізуюче випромінювання може передати електронам енергію, достатню для переміщення на більш високу електронну оболонку. У люмінофорі електрони не можуть залишатися на високоенергетичних рівнях тривалий час. Вони переходять в основний стан, випромінюючи фотони видимого світла (див. Малюнок 15).

Кількість фотонів світла і, отже, інтенсивність світла, пропорційно енергії падаючого іонізуючого випромінювання. Тому сцинтиляційні детектори можуть бути використані не тільки для реєстрації випромінювання, але й визначення енергії випромінювання (тобто вони можуть бути використані для спектроскопії).

3.2 Типи сцинтиляційних детекторів

Люмінофори, які використовуються в детекторах випромінювання, повинні мати такі властивості:

  • Вони повинні перетворювати досить велику частку поглиненої енергії на енергію світла.
  • Час між збудженням електрона та випромінюванням фотона світла має бути коротким.
  • Вони повинні пропускати фотони світла, що випускаються, бути прозорими для власного випромінювання.
  • Світло, що випускається, повинно легко і ефективно перетворюватися в електричний сигнал.

Багато матеріалів відповідає цим критеріям, і вони становлять основу для сцинтиляційних детекторів. У цьому модулі обговорюються такі типи сцинтиляційних детекторів:

  • Детектори на основі сульфіду цинку ;
  • Детектори на основі йодистого натрію ;
  • Пластикові органічні сцинтилятори ; і
  • Рідкі органічні сцинтилятори.

Деякі з цих люмінофорів містять невеликі кількості домішок (називаютьсяактиваторами ), доданих для того, щоб контролювати шлях, яким електрони повертаються на нижчий енергетичний рівень. Це гарантують, що випущені фотони будуть фотонами видимого світла.

3.2.1 Детектори на основі сульфіду цинку

Детектори на основі сульфіду цинку (ZnS ) зазвичай як активатор містять атоми срібла. Цей тип детекторів, що називаєтьсяZnS(Ag) детектори, високо ефективні для реєстрації іонізуючого випромінювання. Тим не менш, оскільки цей тип матеріалу погано пропускає фотони видимого світла, він може використовуватися лише у вигляді тонких шарів (див. рис. 16). Хоча це означає, що такі детектори підходять для реєстрації альфа-часток і важких іонів, проте їх головним недоліком є ​​те, що тонкий шар може бути легко пошкоджений гострими предметами.