22672

Методи реєстрації і спектрометрії ядерних випромінювань

Доклад

Физика

Під ядерним випромінюванням розуміють частинки що утворюються в наслідок ядерних перетворень. Частинки випромінення поділяють на 3 групи: 1. Заряджені частинкиер альфачастинки осколки ділення. Нейтральні частинкинейтрони.

Украинкский

2013-08-04

196.5 KB

3 чел.

60. Методи реєстрації і спектрометрії ядерних випромінювань.

Під ядерним випромінюванням розуміють частинки, що утворюються в наслідок ядерних перетворень. Для реєстрації цих частинок використовують детектори ядерного випромінювання. Частинки (випромінення) поділяють на 3 групи: 1. Заряджені частинки(е,р, альфа-частинки, осколки ділення). 2. Нейтральні частинки(нейтрони). 3. Гамма-кванти (реєструються завдяки таким процесам, як фотоефект, комптонівське розсіяння, утворення пар).

Детектори поділяються на лічильники та слідові реєстратори; можна окремо виділити іонізаційні камери та іскрові камери.

Основні характеристики лічильників: 1) ефективність (відношення числа зареєстрованих частинок до повного потоку частинок, які пройшли через лічильник); 2) роздільний час (час, необхідний, щоб розділити 2 частинки); 3) роздільна здатність по енергії.

Основні характеристики слідових реєстраторів: 1) ефективний об’єм (чим більше, тим краще); 2) число робочих циклів за одиницю часу; 3) чутливість (наприклад, протон реєструє, а електрон ні); 4) керованість (можливість практично миттєвого ввімкнення робочого циклу); 5) тривалість та важкість обробки отриманих результатів.

Лічильники.

Іонізаційна камера – тонкостінний замкнутий обєм, заповнений газом. В обємі розміщено 2 електроди, до яких прикладено високу напругу. Іони та електрони, що зявляються завдяки пролітаючій частинці, рухаються до електродів, створюючи електричний струм. Напруга на електродах підбирається таким чином, щоб утворені носії заряду не встигали рекомбінувати, і разом з тим не спричиняли вторинну іонізацію. Камери поділяють на: неперервної дії – вимірюється сумарний струм, тобто потік енергії пролітаючих заряджених частинок; імпульсної дії – реєструє імпульс струму, спричиненого однією частинкою з енергією Е. Ефективність іонізаційної камери практично 100%, дає кількість та енергію частинок (але енергію неточно).

Газорозрядні лічильники – схожі на іонізаційні камери, але в газорозрядному лічильнику використовується вторинна іонізація (утворені - при прольоті частинки - іони та електрони набувать достатньо енергії для іонізації інших молекул газу). Його конструкція: тонкостінна герметична камера циліндричної форми, всередині покрита шаром металу (катод); анод – тонка нитка по осі циліндра. Тому поле всередині лічильника сильно неоднорідне.

Люмінесцентний лічильник – використовується сцинтилятор, який дає спалахи світла при проходженні частинок; спалах світла потім потрапляє на фотоелектричний помножувач (ФЕП), і потім реєструється.

Газорозрядні та люмінесцентні лічильники дозволяють визначити густину потоку та розподіл частинок за енергіями.

Напівпровідникові детектори. Реєстрація основана на утворенні зарядженою частинкою, або γ-квантом пар електрон-дірка, кількість пар пропорційна енергії яку втрачає частинка  в чутливому об’ємі детектора. Принцип роботи базується на p-n та p-i-n переходах. Ефективність реєстрації в НПД залежить від величини  p-n переходу – чим більша збіднена зона носіями (чутливий об’єм) тим з більшою ймовірністю ми можемо зареєструвати частинку. НПД поділяють на поверхнево-бар’єрні(для реєстрації важких заряджених частинок) –це Si(Au), Ge(Au): дифузійні отримують методом дифузії в тонкий поверхневий шар донорних або акцепторних домішок. p-i-n детектори з зоною компенсації зарядів(Ge(Li)) літій вводять для компенсації зарядів щоб підтримувати цей стан компенсації детектор постійно охолоджують рідким азотом. P-i-n перехід з надчистого Ge (це детектори в яких мала кількість домішок, а отже ми отримуємо вільні носії заряду з відси сигнал на виході великої амплітуди). Весь кристал германія являє собою чутливий об’єм. Використовують в спектрометрії γ-квантів.

Слідові реєстратори.

Камера Вільсона – використовується переохолоджена (перенасичена) пара.

Пролітаюча крізь камеру з парою частинка конденсує її на своєму шляху,

залишаючи трек, який потім фотографують. Аналіз треків дає енергію, знак

та величину заряду, масу частинки (якщо камеру помістити у магнітне поле).

Бульбашкова камера – схожа на попередню, але тут використовують

перегріту рідину. Частинка після себе залишає видимий трек з пари. Ці

камери ефективніші за камери Вільсона, бо в них за рахунок густішого

середовища більший ефективний обєм.

Товстошарові емульсії – швидкі заряджені частинки викликають іонізацію молекул фотоемульсії та почорніння зерен (випадання срібла). Метод дозволяє знайти за кількістю почорнівших зерен швидкість частинки, а за довжиною пробігу – енергію.

Іскрова камера – поєднує в собі властивості лічильників та слідових реєстраторів. Схема приладу:

вздовж траєкторії частинки проскакують іскри, по яким визначають траєкторію. Іскри виникають внаслідок утворення іонів вздовж руху частинки (спричиняють пробій між електродами).

Для реєстрації нейтральних частинок використовують ядерні реакції, продукти яких вже реєструються звичайними методами (див вище).

Для реєстрації високоенергетичних нейтронів використовують те, що при зіткненні нейтрона з протоном перший передає йому енергію та імпульс, після чого протон реєструється (метод протонів віддачі).


U

онізаційна камера

Частинка

іонізаційна камера


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30480. GESTURE-BASED INTERFACE: TECHNOLOGY AND APPLICATION 35.5 KB
  Recently gesture-based interfaces are becoming more widely used. There are many advantages of gesture-based interfaces such as small learning time, wide availability (if they done properly), and, in some cases, the lack of manipulators, which is important for mobile devices
30481. ФИЗИОЛОГИЯ СПИННОГО МОЗГА И ГОЛОВНОГО МОЗГА. НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ВЕГЕТАТИВНЫХ ФУНКЦИЙ 53.89 KB
  Объем функций, осуществляемых спинным мозгом, чрезвычайно велик. В нем находят центры всех двигательных рефлексов (за исключением мускулатуры головы), всех рефлексов мочеполовой системы и прямой кишки, рефлексов, обеспечивающих терморегуляцию, регулирующих метаболизм тканей
30482. Страхова послуга та особливості її реалізації 277 KB
  В умовах розвитку ринкових відносин, зростання конкуренції великого значення набувають питання забезпечення функціонування субєктів господарювання від наявних і потенційних загроз, створення дієвої системи захисту їх від впливу можливих негативних факторів.
30483. МОДЕЛИ ПЛАСТОВ И ПРОЦЕССОВ РАЗРАБОТКИ 1.99 MB
  Под моделью в широком научном смысле этого слова понимают реально или мысленно созданную структуру, воспроизводящую или отражающую изучаемый объект. Название модель происходит от латинского слова modulus, что означает «мера, образец»
30484. Физиология сенсорных систем. Физиология зрительной, слуховой и вестибулярной сенсорных систем 31.17 KB
  Живой организм постоянно подвержен воздействиям внешней среды. В самом живом организме тоже постоянно происходят изменения. И его существование невозможно, если он не будет получать постоянно информацию о всех изменениях во внешней и внутренней среде и во всех частях тела.
30485. Интерфейс на основе жестов для манипулирования трёхмерными виртуальными объектами и его применение в системах научной визуализации 43.5 KB
  Развитие вычислительных систем позволяют проводить моделирование сложных физических процессов со всё большей точностью. Однако увеличение объема вычисляемых данных приводит к усложнению обработки полученных сведений...
30486. Физиология кожной, двигательной, висцеральной, вкусовой и обонятельной сенсорных систем 43.01 KB
  Теории кожной чувствительности многочисленны и во многом противоречивы. Наиболее распространенным является представление о наличии специфических рецепторов для 4 основных видов кожной чувствительности: тактильной, тепловой
30487. Краткие обзоры программных средств 85.5 KB
  В настоящее время на этапах разведки и разработки месторождений нефти и газа все более широкое применение получают компьютерные технологии комплексной интерпретации всей геолого-геофизической информации с целью построения цифровых геолого-промысловых моделей месторождений.
30488. Башкортостан в XIX веке 337.6 KB
  После вторжения наполеоновской армии намного расширяется привлечение башкир и казаков в ряды русских войск. Были и добровольцы. Среди них башкиры братья Абдулхалик и Назир Абдулвахитовы, юртовый старшина Абуталип Абдрахманов с сыном Сагитом