Detectori de radiatii nucleare2

1. COLEGIUL TEHNOLOGIC “GRIGORE CERCHEZ” 2011

2. 1) No t iuni generale 2) Clasificarea detectorilor de radia t ii nucleare 3) Tipuri de detectori 3.1 ) Camera de ionizare 3. 2) Detector ul cu scintila t ii. FOTOMULTIPLICATORUL CUPRINS

4. ► Procesul fundamental al interacţiunii radiaţiilor nucle a re cu material ul detectorului , este dat de faptul că energia implicată în procesul de interacţiune este mai mare decât energia de legătură a electronilor din atom şi poate genera schimbări sau transformări în structura atomilor componenţi ai substanţei. ► M ecanismele care stau la baza interacţiun i radiaţiilor nucleare cu materia sunt ionizarea şi emisia/conversia luminii ► Particulele încărcate produc ionizare şi scintilaţii iar particulele care nu au sarcină electrică sunt detectate indirect prin intermediul particulelor încărcate pe care le produc în materialul detectorului. Spre exemple: - fotonii produc electroni (prin efect fotoelectric extern sau efect Compton) care la rândul lor produc ionizare - neutronii produc reacţii nucleare în care apar particule încărcate ce produc ionizare

5. 2. CLASIFICAREA DETECTORILOR DE RADIAŢII NUCLEARE

6. 3) Tipuri de Detectori 3.1 ) CAMERA DE IONIZARE ► Camera de ionizare este o incintă închisă, de formă cilindrică, în care se găsesc doi electrozi plan – paraleli şi un gaz aflat în condiţii normale. Cei doi electrozi formează un condensator plan cu electrozii aflaţi la distanţa de 3 – 6 cm unul de altul. ► În lungul traiectoriei particulei nucleare încărcate care străbate gazul camerei se produc ioni pozitivi şi electroni.Numărul perechilor de sarcini care se produc depinde de natura radiaţiei care a interacţionat cu moleculele gazului şi de energia lor cinetică. ► Curentul de ionizare este amplificat şi măsurat. El este proporţional cu numărul total de perechi ion - electron creaţi de particule în unitatea de timp. ► Dezavantaje: în camera de ionizare curentul obţinut este mic, fapt ce duce la necesitatea folosirii unui sistem de înregistrare complicat.

7. 3. 2) Detector cu scintila t ii. FOTOMULTIPLICATORUL ► Fenomenul pe care se bazează funcţionarea acestor detectori constă în apariţia de scintilaţii în cristale anorganice sau substanţe organice. La baza construcţiei unui scintilator stă fenomenul de fluorescenţă care constă în schimbul de energie dintre particulele nucleare şi materialul scintilatorului. Lumina produsă de scintilator este transportată la fotomultiplicator. Fotomultiplicatorul este un instrument care transformă un semnal luminos într-un semnal electric. El este construit dintr-un tub de sticlă vidat în care se află: un fotocatod, un ansamblu de dinode, un divizor de tensiune şi un anod.

8. ► Fotonii apăruţi în scintilator (scintilaţiile) cad pe fotocatod, care transformă fotonii în electroni (numiţi şi “fotoelectroni”) prin efect fotoelectric. Între fotomultiplicator şi prima dinodă, între dinode şi între ultima dinoda şi anod se aplică diferenţe de potenţial, cu ajutorul unui divizor de tensiune. Aceste valori cresc, între 900 V şi 2500 V. Sub acţiunea câmpului electric, fotoelectronii sunt acceleraţi spre prima dinodă de unde extrag prin emisie secundară mai mulţi electroni care sunt acceleraţi spre următoarea dinodă, unde produc din nou emisie secundară de electroni şi procesul se repetă. Deci dinodele au rolul de a multiplica curentul produs de fotonii iniţiali pe fotocatod (scinţilatiile). ► Amplitudinea pulsului de tensiune, obţinut cu ajutorul fotomultiplicatorului, este proporţională cu numărul de scintilaţii produse de particula încărcată la trecerea prin cristal, deci cu energia acesteia. Datorită acestui fapt, detectorul cu scintilaţie se foloseşte atât la numărarea radiaţiilor nucleare cât şi la măsurarea energiei acestora.

9. COLEGIUL TEHNOLOGIC “GRIGORE CERCHEZ” 2011