Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Клайнкнехт К. -> "Детекторы корпускулярных излучений" -> 34

Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.

Клайнкнехт К. Детекторы корпускулярных излучений — M.: Мир, 1990. — 224 c.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка): detkorpus1990.pdf
Предыдущая << 1 .. 28 29 30 31 32 33 < 34 > 35 36 37 38 39 40 .. 65 >> Следующая

Главным преимуществом микроканального умножителя по сравнению с ФЭУ является уменьшение разброса времен пролета электронов. Поскольку время пролета составляет всего несколько наносекунд, его разброс может быть уменьшен до 0,1 не [160, 164]. В табл. 13 приведены характеристики двух микроканальных умножителей. Трубка ITT F 4129 имеет один фотокатод со спектральной
4.2. Сцинтилляторы 119
чувствительностью типа S20 и три микроканальные пластины с диаметром каналов 2 мкм и длиной 500 мкм, которые располагаются одна за другой. Между фотокатодом и первой микроканальной пластиной закрепляется алюминиевая фольга толщиной 7 нм, чтобы устранить проникновение положительных ионов в фотокатод. В отсутствие фольги время работы фотоумножителя ограничено вследствие разрушения фотокатода.
Другой тип микроканального умножителя (Hamamatsu, R 1564U) имеет две последовательно расположенные микроканальные пластины. Здесь также фотокатод защищен от разрушения по-' ложительными ионами алюминиевой фольгой толщиной 13 нм. Каналы обеих пластин повернуты относительно друг друга на некоторый угол, чтобы воспрепятствовать обратному дрейфу ионов (расположение «шеврон», рис 4.5).
4.2. Сцинтилляторы
Сцинтилляционный счетчик имеет две функции: он конвертирует вызываемое ионизующими частицами возбуждение прозрачного материала в свет и проводит этот свет к фотокатоду. Механизм сцинтилляций [35] совершенно различен для неорганических кристаллических сцинтилляторов и для органических сцинтилляторов, которые применяются в виде кристаллов, жидкостей и полимеризован-ных твердых тел. 1
Неорганические сцинтилляторы — это кристаллы, которые легированы центрами активации («цветными» центрами). Схема энергетических уровней для этого случая изображена на рис. 4.6. Ионизующие частицы образуют свободные электроны, свободные дырки и экситоны (пары электрон — дырка). Эти возбужденные состояния распространяются в кристаллической решетке до тех пор, пока не встретят центр активации А. Он переводится в возбужденное состояние А*у которое путем испускания квантов видимого света перейдет в основное состояние А. Время высвечивания
Рис. 4.6. Зонная структура неорганических кристаллов. / — валентная зона; 2 — центры активатора; 3 — зона проводимости; 4 — экситоны.
120 4. Измерение времени
сцинтиллятора определяется временем жизни нестабильного состояния А*, которое зависит от температуры как wp(-E\/kT), где Е\ — энергия возбуждения состояния Л*. Типичные характеристики таких сцинтилляторов приведены в табл. 14. Здесь под световым выходом понимается количество фотонов, отнесенное к единице энергии, теряемой ионизующими частицами.
В противоположность кристаллическим сцинтилляторам органические сцинтилляторы имеют очень короткое время высвечивания порядка нескольких наносекунд. Механизм сцинтилляций здесь не является эффектом решетки, а основан на возбуждении молекулярных уровней в основном флуоресцирующем материале, которое снимается путем испускания УФ-квантов. Поскольку длина поглощения УФ-квантов в большинстве прозрачных материалов очень мала (порядка нескольких миллиметров), световой сигнал удается зарегистрировать только благодаря тому, что в сцинтиллятор добавляется примесь, в которой УФ-кванты превращаются в кванты видимого света (сместитель спектра). Этот второй флуоресцирующий материал выбирается таким образом, что его спектр поглощения соответствует спектру высвечивания основного сцинтиллятора, а длины волн его собственного излучения хорошо соответствуют спектральной чувствительности фотокатода. Оба активных компонента сцинтиллятора либо растворяются в органической жидкости, либо смешиваются с мономером, образуя полимеризованный материал. Полимеризация может обеспечить любую желаемую форму материала. Наиболее часто употребляемой формой являются пластины, которые выпускаются толщиной от 0,5 до 30 мм и площадью до 2x2 м2. Важными характеристиками сцинтиллятора являются световой выход и характерная длина самопоглощения.
-v.
Таблица 14. Свойства сцинтилляторов на основе неорганических кристаллов
Сцинтиллятор NaI(Tl) LiI(Eu) CsI(TI) Bi4Ge3Ou BaF2
Плотность, г/см3 3,67 4,06 4,51 7,13 4*9
Температура плавления, °С 650 450 620
Время высвечивания, мкс 0,23 UO 0,35 0,62 6* 10" 4
Хмакс» HM 410 470 550 480 310 225
Световой выход, фотоны/МэВ 4 104 1,4•1O4 1.М04 2,8•1O3 6,5-Ю3 2-Ю3
Радиационная длина Xq , см 2,59 1,86 1.12 2,1
Показатель преломления п 1,85 2,15 1,56
(dE/dx)MHH, МэВ/см 4,8 5,1 8,07 6
4.2. Сииытилляторы 121
Таблица 15. Органические флуоресцентные материалы и с мест и тел и спектра
Время Световой
л ч ВЫХОД OT-
Структура Хмакс. нм высвечива-
носитель-
\ ния, hc
Основной флуоресцентный материал:
PBD O5^ о -4I)-O 360 и
Сместители спектра:
ророр (KWK) 420 1,6
сн. CHi
to-MSB (]^.ch--Q-ch.ch-^) 1,2
но NaI
Нафталин OO 348 96 0,12
Антрацен COO 440 30 0,5
/г-Терфенил OKD4D -440 5 0,25
В табл. 15 приведены химические структуры, длины волн в максимуме излучения и времена высвечивания для ряда материалов, используемых в качестве основного флуоресцирующего вещества, и двух сместителей спектров [ЗО]. В качестве связующего материала для пластических сцинтилляторов используют полимеры из ароматических соединений [полистирол (PST), поливинил толуол (PVT)] или алифатические материалы (акриловое стекло, плексиглас, PMMA). Ароматические сцинтилляторы имеют примерно в два раза больший световой выход, чем алифатические," однако последние дешевле и более легко обрабатываются механически.
Предыдущая << 1 .. 28 29 30 31 32 33 < 34 > 35 36 37 38 39 40 .. 65 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed