Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

10.2: Детектори випромінювання

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    29356

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Детектори випромінювання перетворюють енергію з радіоактивних джерел в електрику. Надмірне випромінювання може бути шкідливим для людей, і людина не може відчувати радіоактивність. Ми можемо виміряти його лише побічно. З цих причин детектори випромінювання використовуються в якості запобіжних пристроїв. Випромінювання можна класифікувати як альфа-частинки, бета-частинки, гамма-промені або нейтрони [37, с. 404]. Альфа-частинки є позитивно зарядженим випромінюванням, що складається з іонізованих ядер гелію. Бета-частинки - електрони високої енергії. Гамма-промені - це високоенергетичне, короткохвильове електромагнітне випромінювання. Коли ці три типи випромінювання взаємодіють з повітрям або іншим газом, вони можуть збуджувати або іонізувати атоми газу. Проточні іони є струмом, тому цей процес перетворює випромінювання в електрику. Типи детекторів випромінювання включають іонізаційні камери, лічильники Гейгера, сцинтиляційні лічильники і детектори на основі фотоплівки [37].

    Іонізаційні камери і лічильники Гейгера працюють за тим же принципом. В обох випадках газ укладений в камеру або трубку, а на газ подається напруга [37]. Вхідні альфа-частинки, бета-частинки або гамма-промені іонізують газ. За рахунок прикладеної напруги позитивні іони надходять до одного з електродів, а негативні іони надходять на інший електрод, тим самим утворюючи струм. Лічильники Гейгера працюють на більш високих напругах, ніж іонізаційні камери. Напруга між електродами в іонізаційній камері може бути від декількох вольт до сотень вольт, тоді як напруга лічильника Гейгера зазвичай становить від 500 В до 2000 В [37]. Багато детектори диму є іонізаційними камерами [152]. Коли диму немає, випромінювання від слабкого джерела випромінювання іонізує повітря між електродами, і на електродах виявляється струм. При наявності диму він розсіює випромінювання, тому струм не виявляється [152]. У камері іонізації кожна надходить радіоактивна частинка викликає іонізацію одного атома. У лічильнику Гейгера вхідна радіоактивна частинка змушує атом іонізуватися. Потім утворені іони іонізують додаткові атоми газу, і ці іони іонізують додаткові атоми, утворюючи каскадну реакцію, що живиться і підтримується градієнтом напруги, який прискорює і розділяє іонні пари. Лічильники Гейгера часто більш чутливі через це посилення виробленого струму.

    Сцинтиляційні лічильники і детектори на основі фотоплівки передбачають додатковий етап перетворення випромінювання в електрику. Лічильник сцинтиляції часто виготовляють з такого кристалічного матеріалу, як йодид натрію [37]. Іноді також використовується люмінофор [5, с. 166]. Вхідні радіоактивні частинки збуджують, але не іонізують атоми матеріалу. Потім ці атоми розпадаються і випромінюють фотон. Напівпровідникові або інші види фотоприймачів перетворюють фотони в електрику [37]. У детекторах на основі фотоплівки потрапляють радіоактивні частинки виставляють плівку, тим самим змінюючи її колір [37]. Матеріали, що використовуються в плівці, включають Al\(_2\) O\(_3\) і фторид літію [153]. Знову ж, фотоприймачі використовуються для перетворення інформації, записаної на плівці, в вимірюваний сигнал. Сцинтиляційні лічильники можуть мати більш високу чутливість, ніж інші типи детекторів випромінювання, і їх можна використовувати для визначення енергії вхідного випромінювання методом спектроскопії [154]. Детектори на основі плівки можна носити як кільце або значок. Цей тип детекторів використовується, наприклад, фахівцями радіології та працівниками атомних електростанцій. Ці детектори повинні бути відправлені в лабораторію для аналізу, і можна визначити як кількість, так і тип випромінювання [153].