Сцинтилляционный счетчик используется в основном для регистрации ядерных излучений и других простейших частиц. Поскольку такой тип излучения имеет сложный состав, обнаружить его способно далеко не каждое устройство.
Описание метода
Это метод стал одним из первых, с помощью которого стало можно определить радиоактивное излучение. Принцип действия довольно прост — по этому методу прибор определяет количество вспышек на экране, который покрыт сернистым цинком. Он считает их сразу после того, как на экране появляются заряженные частицы.
Впервые обнаружил Уильям Крукс. Он не только изобрел прибор, но и люди по-разному воспринимают информацию, которая передается через визуальные предметы, поэтому результаты получаются неточными. Со временем наблюдение вообще становится невозможным, поскольку глаза устают, а между получением сигнала и его обработкой приходится долго ждать.
Изначально этот метод использовали только для работы с альфа-частицами. При этом часть электронов все еще вызывала слабые сигналы, которые трудно было зафиксировать. С учетом этой информации и существующей проблемы создали сцинтилляционный счетчик.
Как изобрели счетчик
Радиация отличается тем, что она воздействует на вещество, которое она проходит. На основании этого ученые наблюдали, как альфа-частицы заставляют светиться цинк, через который они проходят. Поэтому для регистрации облучения раньше требовались сторонние предметы.
Сцинтилляционный метод позволит создать прибор, который обнаруживает его без помощи других веществ. В нем для регистрации используется радиевая соль, которая зафиксирована на конце проволоки. Механизм защищает экран из фосфоресцирующего цинка.
Изначально изобрели простую схему устройства, чтобы убедиться в том, что механизм работает. Результат смотрели через лупу, которая обращена одной стороной к радию. В этом приборе человек видел точки, которые постоянно вспыхивают и тухнут. В своей докторской диссертации Мария Кюри сравнила сцинтилляционный счетчик с картой звездного неба, когда описывала его работу.
Через 14 лет после этого (в 1919 году) ядра водорода обнаружили в продуктах расщепления других веществ. Эрнест Резерфорд тогда предположил, что такие частицы можно назвать протонами, для их поиска применялась вакуумированная камера, она искала вспышки всех положительно заряженных частиц, как это показано на схеме ниже.
Принцип действия и особенности счетчика
Для регистрации излучения и обнаружения нейронов используется простой принцип. Когда частицы попадают на сцинтиллятор, то его молекулы меняют состояние и становятся возбужденными. Когда они снова возвращаются в свое энергетическое состояние, то излучают фотоны, на которые направлена работа прибора.
Интересно! Благодаря сцинтилляционному методу число вспышек ровняется количеству поглощаемых частиц. Интенсивность излучения пересчитывается согласно показателям радиоактивных частиц.
Такие счетчики имеют свои преимущества перед приборами Гейгера-Мюллера, которые использовались до этого. Хотя у них одинаковое назначение, эффективность счетчиков выше и местами достигает 100%. Также их используют благодаря тому, что происходит регистрация даже альфа и бета излучения.
Из ядерной физики известно, что альфа частицы более тяжелые, поэтому в воздухе они имеют минимальный пробег, но даже обычный листок бумаги их поглатит. Из-за этого георазрядная трубка не подходит для их обнаружения, поскольку они не проникают через ее стенки. Это считается существенным недостатком прибора, поэтому вместо него стали использовать сцинтилляционный счетчик, который имеет жидкое вещество внутри.
Проба вводится в кювету устройства, где находится раствор. После этого частица выходит из молекулы образца и входит в реакцию с окружающими компонентами.
Назначение устройства
Благодаря своим достоинствам сцинтилляционный счетчик регулярно используется специалистами в ядерной физике. Его эксплуатируют для изменения времени, которое требуется на новое состояние, также наблюдения сечения и регистрации осколков, появившихся в результате деления. Также прибор используется в медицине, геологии, промышленности, дозиметрии.
Характеристики счетчиков
Очевидным достоинством сцинтилляционного счетчика считается его надежность, поэтому при выборе прибора стоит отталкиваться от того, дает ли производитель гарантию. Также немаловажно предлагаемое энергетическое разрешение и фотоэффективность прибора.
Работа прибора обеспечивается благодаря частицам, поэтому при покупке устройства учитывают сразу несколько факторов:
- лучший показатель света наблюдается на фотокатоде;
- там же идет равномерное распределение света, это значительно облегчает работу;
- все ненужные частицы прибор затемняет самостоятельно;
- магнитное поле не должно влиять на этот процесс;
- во время работы коэффициент должен оставаться стабильным.
Характеристики приборов меняются, они зависят от производителей, некоторые из них представлены в таблице.
Упаковка счетчика
В упаковке со счетчиком идет источник питания, а также радиотехническая аппаратура, которая усиливает импульс и позволяет еще быстрее обнаружить частицы через умножитель.
Счетчики продаются в металлических контейнерах, с одной стороны которого есть стекло. Между металлом и жидкостью размещают материал, предотвращающий проникновение тепла и ультрафиолета.
Приборы из пластика продаются в обычных контейнерах, а не герметичных. Они тоже должны иметь окно на одном из торцов.
Достоинства и недостатки
Преимуществами сцинтилляционного счетчика считают следующее:
- прибор имеет высокую чувствительность и всегда работает с учетом верхней планки;
- стабильность позволяет не сомневаться в его эффективности;
- при обнаружении излучения эффективность остается на уровне 100%, поэтому исключается ошибка.
- частицы различаются только по тому, какую энергию они излучают.
Сцинтилляционный счетчик быстро регистрирует радиацию, недорого стоит и имеет разные конфигурации, благодаря чему подходит для решения разных задач.
Существенным минусом прибора считают то, что он плохо распознает частицы с невысокой энергией. Это влияет на разрешающую способность.
Современные сцинтилляционные счетчики способны регистрировать все заряженные частицы, поэтому они находят применение в разных областях и постоянно совершенствуются. Хотя прибор все еще имеет элементарную конструкцию с люминесцирующей жидкостью, по эффективности и прочности ему нет аналогов.
Как вам статья?
