Detectori de Radiatie

8/19/2019 Detectori de Radiatie

1/8

Noţiuni de fizica nucleului şi a particulelor fundamentale

15.6. Detectori de radiaţii nucleare

A detecta o radiaţie nucleară înseamnă a stabili tipul particulei ce trece într-un anumit moment de timp printr-unanumit loc. Acest lucru este posibil doar dacă radiaţiarespectivă poate fi pusă în interacţie cu un mediu. Proceselefizice care permit detecţia unei radiaţii sunt numeroase. Scopuleste de a obţine « vizualizarea » traiectoriei particulei, sau de aobţine un semnal electric care să acţioneze un aparat demăsură.

În primul caz, vizualizarea traiectoriei se obţine raţieemulsiilor fotorafice, condensării vaporilor suprasaturanţi!camera cu ceaţă" sau creerii ermenilor de fierbere !camera cu

bule".

#$$


2/8

M. Cristea - Fizică generală

În cel de-al doilea caz, radiaţia nucleară trebuie săionizeze mediul prin care trece, iar ionii creaţi să fie diri%aţispre un circuit electric.

15.6.1. Camera Wilson (camera cu ceaţă)

Acest sistem de detecţie a fost realizat de &. '. (. )ilson*i se bazează pe proprietatea ionilor !formaţi la trecerearadiaţiilor nucleare prin azul ce conţine vapori de apă" de a

constitui ermeni de condensare a vaporilor suprasaturanţi deapă din cameră.Sc+ema de principiu a unei astfel de camere este arătată

în i. ./. &amera are pereţi transparenţi care asiurăvizualizarea *i este prevăzutăcu un piston sau cu omembrană de detentă care provoacă o răcire adiabatică

rapidă. În urma detenteiadiabatice, temperatura scadesuficient ca vaporii de lic+idsă devină suprasaturanţi. 0ivor condensa pe impurităţiledin cameră, adică pe ioniiformaţi la trecerea radiaţiilor nucleare.

1rma lăsată de radiaţianucleară este o d2ră de ceaţă !ca urma lăsată de avioane" ce poate fi fotorafiată printr-o iluminare convenabilă a camerei.

&amera )ilson poate fi plasată în c2mp manetic sau înc2mp electric. 3acă radiaţia care traversează camera este oradiaţie cu sarcină, atunci traiectoria acesteia va fi un arc decerc sau de parabolă. &unosc2nd raza de curbură *i inducţia

#$4

i. ./.

5az6vapori

7luminare

Piston

Sticla


3/8


c2mpului manetic sau intensitatea c2mpului electric, se potobţine informaţii despre sarcina *i masa radiaţiei.

&amerele )ilson utilizate în mod obi*nuit au un

diametru cuprins între #/ *i $/ de centimetri, o înălţime de la la / centimetri *i un raport de detentă ce variază de la .# la.8. 3urata de persistenţă a picăturilor de lic+id este de ordinula 9$/ secunde.

&amera )ilson poate funcţiona cu amestec de acetilenăcu apă, aer cu apă, aer cu alcool sau bio:id de carbon cu apă.Presiunea iniţială a amestecului azos este de . atmosfere, la

o temperatură de #/;&.3eclan*area camerei fotorafice are loc odată cu detenta.&um nu se *tie c2nd o particulă trece prin corpul camerei cuceaţă, aparatul fotorafic nu « vede » întotdeauna particula.


4/8


5/8


(aport volum A9volum elatină 98 493iametrul ranulelor !microni" D $. /. D /.B5rosimea emulsiilor !microni" # D $ # D /

!#/// în cazuri speciale"

(ăspuns la lumina vizibilă mare aproapedeloc

(ăspuns la radiaţii alfa înnerire intensă traiectoriiindividuale

(ăspuns la radiaţii beta înnerire moderată înceţo*arele%eră

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

15.6.3. Contorul Geiger-Muller

&ontorul 5eier-


6/8


contor, crează de-a lunul traiectoriei sarcini pozitive *ineative, prin ionizarea atomilor de az din incintă.

Aceste sarcini se vor deplasa sub acţiunea c2mpului

electric către cei doi electrozi. În felul acesta în circuit apare un puls de curent, care va produce un puls de tensiune perezistenţa de sarcină R . Acest puls este apoi preluat de un eta%de amplificare *i apoi direcţionat către un numărator *i unsistem de afi*are.

(olul alcoolului este de a « bloca » descărcarea înavalan*ă *i păstrarea reimului de descărcare în impulsuri.

Atomii azului de umplere e:citaţi de radiaţia nucleară sedeze:cită prin emisia de fotoni ultravioleţi. Ace*ti fotoni potcădea pe catod *i pot provoca emisia secundară de electroni *iîn felul acesta avalan*a poate acoperi tot catodul. Prezenţaalcoolului face ca fotonul din domeniul 1 să fie absorbit decătre molecula de alcool care disociază în ioni. 3ar vitezaionilor formaţi prin disocierea alcoolului este suficient de slabăînc2t emisia electronică prin bombardament ionic !proces γ -

'oGnsend" este nesemnificativă. 3in păcate, alcoolul dispare puţin c2te puţin, ceea ce limitează timpul de viaţă al contoruluila circa E-/ impulsuri. Acest inconvenient este înlăturat încontoarele cu +aloenuri ! ## , Br Cl ".

În timpul înreistrării trecerii unei radiaţii nucleare,sarcina care se deplasează spre electrodul central ecraneazăelectrodul *i practic contorul este incapabil să detecteze altă

particulă. 'impul minim dintre două treceri succesive pe carecontorul le poate vedea distinct se nume*te timp mort aldetectorului. Pentru contoarele 5eier-


7/8


Acest dispozitiv utilizează fenomenul de emisiesecundară a unei suprafeţe !de reulă metalică" atunci c2nd este bombardată de electroni relativ lenţi !/ D /C m9s".

Sc+ema de principiu a fotomultiplicatorului este arătatăin i. .#. (adiaţia nucleară incidentă pe cristalul deturmalină produce o « scintilaţie » !luminiscenţă". otonul descintilaţie love*te fotocatodul !construit de reulă din $SbCssau Cs!g Cs − " unde provoacă un efect fotoelectric e:tern.

otoelectronul astfel obţinut este apoi accelerat în c2mpulsuccesiv al dinodelor. 3inodele sunt construite dintr-un alia%

favorabil emisiei secundare !cesiu, beriliu, arint". 1n electronincident pe o dinodă provoacă emisia a m electroni secundari!m poate atine valoarea 8 sau / în cazul materialului celmai favorabil !g Cs #− ". Ace*tia sunt acceleraţi *i lovescurmătoarea dinodă, fiecare electron provoc2nd o nouă emisiesecundară *.a.m.d.

3acă n este numărul eta%elor de multiplicare !careuneori a%une p2nă la #", atunci pentru un electron incident seobţin nm electroni la ie*ire. Sistemul nu mai are nevoie de eta%

#$E

i. .#.

Scintilatie

(adiatienucleara

1

AnodAlimentare dinode

3inode

oton

&ristal

otocatod


8/8


de amplificare. 'ensiunea de accelerare dintre două dinodesuccesive este cuprinsă între C/ *i #// de volţi, în funcţie detipul scintilatorului.

0misia secundară pe fiecare dinodă este un proces practicinstantaneu !mai puţin de sE-/− ", astfel că timpul de tranzit alelectronului prin tub este inferior lui sµ−#-/ . Practicfotomultiplicatoarele au răspuns foarte rapid *i pentru ele nutrebuie făcută corecţia de timp mort, acesta fiind inferior lui

B-/

− secunde.

#4/

Detectori de Radiatie

Documents

Transcript of Detectori de Radiatie