Spinduliuotės matavimo technologija

Daiktų detektoriai

Kai įkrauta dalelė sulėtėja ir sustoja kietoje medžiagoje, energija, kurią ji nusėda savo takeliu, gali padaryti medžiagą visam laikui. Net atidžiai tiriant mikroskopu, sunku pastebėti tiesioginius šios vietinės žalos įrodymus. Tačiau tam tikrose dielektrinėse medžiagose pažeisto takelio buvimas gali būti parodytas cheminiu būdu apgraužiant (erozija) medžiagos paviršių, naudojant rūgšties ar bazės tirpalą. Jei įkrautos dalelės praeityje apšvitino paviršių, tada kiekviena palieka pažeistos medžiagos pėdsaką, kuris prasideda nuo paviršiaus ir tęsiasi iki gylio, lygaus dalelių diapazonui. Pasirinktose medžiagose cheminis ėsdinimo greitis šiame kelyje yra didesnis nei nepažeisto paviršiaus ėsdinimo greitis. Todėl, progresuojant ofortui, kiekvieno takelio vietoje susidaro duobė. Per kelias valandas šios duobės gali tapti pakankamai didelės, kad jas būtų galima pamatyti tiesiai po mažos galios mikroskopu. Išmatuojant šių duobių skaičių ploto vienete, matuojamas dalelių srautas, kuriam buvo paveiktas paviršius.

Tam, kad išgraviruojant duobę būtų pakankamas ėsdinimo greitis, reikia minimalaus trasos pažeidimo tankio. Kadangi pažeidimo tankis koreliuoja su dalelės dE / dx, jis yra didžiausias sunkiausiai įkrautoms dalelėms. Kiekvienoje medžiagoje, prieš susidarant duobėms, reikalinga tam tikra minimali dE / dx vertė. Pavyzdžiui, mineraliniame žėručio kauliukai pastebimi tik iš energetinių sunkiųjų jonų, kurių masė yra 10 ar 20 ar daugiau atominių masės vienetų. Daugelis įprastų plastikinių medžiagų yra jautresnės ir jose išsivysto ėsdinimo duobės mažos masės jonams, tokiems kaip helis (alfa dalelės). Kai kurie ypač jautrūs plastikai, tokie kaip celiuliozės nitratas, išsivysto duobėse net protonams, kurie mažiausiai kenkia sunkiai įkrautoms dalelėms. Nerasta medžiagų, kurios sudarytų duobes žemiems dE / dx greitųjų elektronų takams. Dėl tokio slenksčio elgesio detektoriai yra visiškai nejautrūs beta dalelėms ir gama spinduliams. Šis imunitetas gali būti išnaudojamas kai kuriais atvejais, kai esant stipresniam gama spindulių fonui turi būti registruojami silpni sunkiai įkrautų dalelių srautai. Pvz., Daugelis alfa dalelių, susidarančių dėl radono dujų irimo, ir jos antrinių produktų skilimo, aplinkos matavimai yra atliekami naudojant plastikinę metalo juostą. Tokiomis aplinkybėmis daugelio kitų tipų detektorių reakcijoje vyrautų visur esančių gama spindulių fonas. Įrodyta, kad kai kuriose medžiagose pažeidimo takas išliko neribotą laiką, o duobės gali būti išgraviruotos daugelį metų po poveikio. Tačiau ėsdinimo savybes gali paveikti šviesa ir aukšta temperatūra, todėl ilgą laiką laikant atidengtus pavyzdžius reikia būti atsargiems, kad būtų išvengta pažeidimo takų išblukimo.

Buvo sukurti automatiniai metodai matuoti ėsdinimo duobių tankį, naudojant mikroskopo pakopas, sujungtas su kompiuteriais su tinkama optinės analizės programine įranga. Šios sistemos gali tam tikru laipsniu diskriminuoti „artefaktus“, tokius kaip įbrėžimai ant mėginio paviršiaus, ir gali pagrįstai tiksliai išmatuoti takelių skaičių ploto vienete. Kita technika apima santykinai plonas plastikines plėveles, kuriose vikšrai yra visiškai išgraviruoti per plėvelę, kad susidarytų mažos skylės. Tuomet šias skylutes galima automatiškai suskaičiuoti, lėtai perduodant plėvelę tarp aukštos įtampos elektrodų rinkinio ir elektroniniu būdu skaičiuojant kibirkštis, atsirandančias skylės praėjimo metu.

Neutronų aktyvavimo folijos

Kelių MeV ir žemesnių spinduliuotės energijų įkrovos dalelės ir greiti elektronai nesukelia branduolinių reakcijų absorbuojančiose medžiagose. Gama spinduliai, kurių energija mažesnė nei keli MeV, taip pat lengvai nesukelia reakcijų su branduoliais. Todėl, kai šios rūšies radiacija bombarduoja beveik bet kokią medžiagą, branduoliai lieka nepaveikti ir švitintoje medžiagoje radioaktyvumas nesusidaro.

Tarp įprastų radiacijos formų neutronai yra šio bendro elgesio išimtis. Net ir mažai energijos turintys neutronai, nesidedantys iš krūvio, gali lengvai sąveikauti su branduoliais ir sukelti platų branduolinių reakcijų pasirinkimą. Daugelis šių reakcijų sukelia radioaktyvius produktus, kurių buvimą vėliau galima išmatuoti naudojant įprastus detektorius, kad būtų galima įvertinti jų skilimo metu skleidžiamą spinduliuotę. Pavyzdžiui, daugelio tipų branduoliai sugers neutroną, kad susidarytų radioaktyvus branduolys. Per tą laiką, kai šios medžiagos pavyzdys yra veikiamas neutronų, kaupiasi radioaktyviųjų branduolių populiacija. Kai mėginys bus pašalintas iš neutronų ekspozicijos, tam tikru pusinės eliminacijos periodu populiacija sumažės. Šis skilimas beveik visada skleidžia tam tikros rūšies radiaciją, dažnai beta daleles ar gama spindulius arba abu, kuriuos vėliau galima suskaičiuoti naudojant vieną iš toliau aprašytų aktyviųjų aptikimo metodų. Kadangi tai gali būti siejama su indukuoto radioaktyvumo lygiu, iš šio radioaktyvumo matavimo galima išskaičiuoti neutronų srauto, kuriam buvo veikiamas mėginys, intensyvumą. Norint sukelti pakankamai radioaktyvumą, kad būtų galima pagrįstai tiksliai išmatuoti, reikia palyginti intensyvių neutronų srautų. Todėl aktyvavimo folijos dažnai naudojamos kaip būdas matuoti neutronų laukus aplink reaktorius, greitintuvus ar kitus intensyvius neutronų šaltinius.

Medžiagos, tokios kaip sidabras, indis ir auksas, dažniausiai naudojamos matuojant lėtus neutronus, o geležis, magnis ir aliuminis yra galimi greito neutronų matavimai. Tokiais atvejais sukeltos veiklos pusinės eliminacijos laikas yra nuo kelių minučių iki kelių dienų. Norint sukurti tokią radioaktyviųjų branduolių populiaciją, kuri artėtų maksimaliai įmanoma, indukuoto radioaktyvumo pusinės eliminacijos laikas turėtų būti trumpesnis nei neutronų srauto veikimo laikas. Tuo pačiu metu jo pusinės eliminacijos laikas turi būti pakankamai ilgas, kad būtų galima patogiai suskaičiuoti radioaktyvumą, kai mėginys bus pašalintas iš neutronų lauko.