Что такое сцинтилляционный детектор?

Что такое сцинтилляционный детектор?

Сцинтилляционный детектор — это устройство, которое использует фотодетектор для визуализации сцинтилляционного света, возникающего при прохождении через него заряженных частиц, известных как сцинтилляторы.

Это прибор для измерения излучения, используемый для визуализации излучения, невидимого невооруженным глазом.
В сцинтилляционных детекторах используются различные типы сцинтилляторов: неорганические, органические, твердые и жидкие.

Помимо сцинтилляционных детекторов, существуют и другие приборы для измерения излучения, такие как счетчики Гейгера-Мюллера и ионизационные камеры.

Применение сцинтилляционных детекторов

Сцинтилляционные детекторы — это устройства, используемые в широком спектре областей:

1. Разведка полезных ископаемых, включая нефть

Вокруг нефтяных резервуаров часто существуют радиоактивные изотопные слои, помогающие определить место бурения нефтяных скважин.

2. Досмотр багажа в аэропорту

В области безопасности это машина для досмотра багажа в аэропорту. Принцип тот же, что и у рентгеновской визуализации. Когда багаж облучается радиацией, радиация слабее в области, где находится багаж, и сильнее в области, где багажа нет.

3. ПЭТ

ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография), используемая в больницах, — это устройство, используемое для обнаружения раковых клеток. Поскольку раковые клетки потребляют больше глюкозы, чем нормальные клетки, раковые клетки можно обнаружить, вводя пациенту глюкозу, смешанную с небольшим количеством радиации.

4. Другое

Сцинтилляционные детекторы также используются в оборудовании для проверки пищевых продуктов, в областях физики высоких энергий, таких как ядерные термоядерные реакторы, в оборудовании для неразрушающего контроля электронных компонентов и культурного наследия, а также в оборудовании для обнаружения мин.

Принцип работы сцинтилляционных детекторов

Сцинтилляционный детектор — это устройство, состоящее из двух основных компонентов: сцинтиллятора и фотодетектора. Сцинтиллятор поглощает падающее рентгеновское излучение и испускает видимый и ультрафиолетовый свет пропорционально энергии рентгеновского излучения.

Фотодетектор, также называемый фотоумножительной трубкой, является местом, где электроны преобразуются в свет и удваиваются. Он состоит из фотокатода, который преобразует свет, генерируемый сцинтиллятором, в электроны, и электронного умножителя, который усиливает преобразованные электроны.

Фотокатод в основном состоит из щелочных металлов и получает сцинтилляционный свет через стеклянное окно. Электроны, преобразованные фотокатодом, усиливаются электрическим полем, созданным в электронном умножителе, к которому приложено высокое напряжение. Эти усиленные электроны становятся электрическим сигналом, который указывает на наличие рентгеновских лучей.

Типы сцинтилляционных детекторов

Сцинтилляционные детекторы классифицируются по типу сцинтиллятора, который выбирается в зависимости от типа обнаруживаемого излучения и цели использования.

1. Неорганические сцинтилляторы

Неорганические сцинтилляционные детекторы используются для обнаружения гамма-лучей, альфа-лучей и нейтронов. Неорганические кристаллы, такие как Nal (Tl), кристаллы иодида цезия (Csl), оксисульфида гадолиния (GOS) и кристаллы силиката гадолиния (GSO), являются наиболее распространенными типами. Неорганические сцинтилляторы характеризуются высокой люминесценцией и высоким энергетическим разрешением и используются в рентгеновском оборудовании, оборудовании для проверки пищевых продуктов, оборудовании для проверки багажа, медицинском ПЭТ, оборудовании для проверки кузова транспортного средства, рентгеновских спутниках и т. д.

2. Органические сцинтилляторы

Органические сцинтилляторы, в которых используются органические кристаллы, характеризуются лучшим откликом, чем неорганические сцинтилляторы. Типичные материалы включают антрацен и стильбен.

3. Органические жидкие сцинтилляторы

Органические жидкие сцинтилляторы характеризуются устойчивостью к повреждениям даже при воздействии сильного излучения. Органические сцинтилляторы, такие как PPO (дифенилоксазол), растворяются в органических растворителях, таких как нафталин, толуол или ксилол.

4. Пластиковые сцинтилляторы

Пластиковые сцинтилляторы изготавливаются путем растворения нескольких типов органических люминесцентных веществ в пластике. Они подходят для обнаружения альфа- и бета-лучей.

5. Газовые сцинтилляторы

Для газовых сцинтилляторов используются ксенон, гелий и т. д. высокой чистоты.