Strona główna > Promieniotwórczość > Edukacja < wstecz


Detekcja promieniowania jądrowego jest ściśle związana z jego oddziaływaniem z materią. W detektorach wykorzystuje się procesy fizyczne zachodzące w ośrodku do zarejestrowania cząstki lub kwantu promieniowania, określenia energii, kierunku przejścia. Do rejestracji promieniowania wykorzystuje się najróżniejsze detektory, niektóre z nich zostaną tu omówione.

Rodzaje detektorów

 
Rysunek poglądowy na zasadę działania detektora jonizacyjnego
Dużą grupę detektorów promieniowania jądrowego stanowią liczniki jonizacyjne. Zasada ich działania polega na rejestracji przepływu prądu przez jony wytworzone w gazie między okładkami kondensatora podczas przejścia cząstki jonizującej gaz . Przejście cząstki naładowanej wywołuje impuls prądu, który może zostać zarejestrowany. Jest on wynikiem powstawania w gazie wypełniającym kondensator jonów i elektronów, które przechodzą do elektrod. Ponieważ jony są znacznie wolniejsze od elektronów wytworzony impuls składa się z dwóch części: elektronowej - szybko narastającej i jonowej - narastającej powoli.

Wykorzystywane są różne typy liczników jonizacyjnych:
  • Komory jonizacyjne - w tych detektorach liczba wytworzonych jonów jest proporcjonalna do  traconej przez cząstkę energii. Impulsy rejestrowane w komorach jonizacyjnych są małe, więc stosuje się do rejestracji cząstek silnie jonizujących. Komory jonizacyjne mają kształt cylindrycznego lub płaskiego kondensatora.
  • Liczniki proporcjonalne - pierwotnie wytworzone jony w takich licznikach mają na tyle dużą energię, że są w stanie same jonizować kolejne atomy gazu. Powstaje w ten sposób efekt lawinowy, dzięki czemu zwiększa się wysokość rejestrowanego impulsu. Wysokość uzyskanego impulsu jest proporcjonalna do pierwotnej liczby wytworzonych jonów.
  • Licznik Geigera-Müllera  - chyba najbardziej znany ze wszystkich detektorów również zalicza się do grupy detektorów jonizacyjnych. Za pomocą tego licznika nie ma możliwości określenia energii cząstki, gdyż impulsy pochodzące od cząstek o różnych energiach mają jednakową amplitudę. Detektor ten rejestruje jedynie przejście przez niego danej cząstki, ponieważ pracuje przy wysokich napięciach i zachodząca akcja lawinowa w nim przebiega niezależnie od jonizacji pierwotnej. W tych detektorach elektroda dodatnia jest cienkim drucikiem, a elektroda ujemna otaczającym ją cylindrem.

Układ dwóch liczników scyntylacyjnych do badania efektu Comptona w pracowni fizycznej na Wydziale Fizyki PW. [3]
Licznik scyntylacyjny - w tym detektorze rejestracja promieniowania jądrowego polega na obserwacji błysków scyntylacyjnych. Metoda ta należy do najstarszych. Początkowo błyski obserwowano gołym okiem. Obecnie wykorzystuje się fotopowielacze i sprzężoną z nim aparaturę elektroniczną. Licznik ten umożliwia określenie energii rejestrowanego promieniowania. Ma on również inne zalety w porównaniu do detektorów o działaniu jonizacyjnym, gdyż impulsy są znacznie krótsze co pozwala na rejestrację strumieni o większym natężeniu, a poza tym pracują z bardzo dobrą wydajnością sięgającą 100% dla cząstek cięższych i 10% dla promieniowania gamma.

Domek pomiarowy i zbiornik z ciekłym azotem dla detektora półprzewodnikowego, CLOR. [3]


Liczniki półprzewodnikowe - w tego typu detektorach cząstka naładowana może przekazać część swojej energii na przenoszenie elektronów do pasma przewodnictwa, co powoduje powstanie pary elektron-dziura. Detektory półprzewodnikowe mają bardzo dobrą energetyczną zdolność rozdzielczą. W ostatnich latach buduje się półprzewodnikowe detektory paskowe, które umożliwiają dodatkowo rejestrację położenia cząstki. Detektory półprzewodnikowe mają specjalne układy chłodzące ponieważ muszą pracować w niskich temperaturach.

Liczniki Czerenkowa - umożliwiają rejestrację przejścia przez ośrodek szybkiej cząstki naładowanej, poprzez detekcję promieniowania Czerenkowa. Cząstka naładowana, przechodząc przez ośrodek dielektryczny, wywołuje jego polaryzację. Stan polaryzacji zmienia się w czasie ruchu cząstki, a zatem zmienia się również pole elektromagnetyczne, na skutek czego występuje promieniowanie elektromagnetyczne. Cząstka musi być dostatecznie szybka, aby jej prędkość była większa od prędkości fazowej promieniowania elektromagnetycznego w tym ośrodku.




Super detektor dla eksperymentu ALICE w CERN, wewnątrz TPC - komora projekcji czasowej. [3]

Komora projekcji czasowej - to jeden z najbardziej interesujących detektorów stosowanych w eksperymentach wysokich energii. Jest to detektor, który pozwala na odtworzenie torów cząstek w trzech wymiarach. Obecnie taki detektor wykorzystywany jest w eksperymencie STAR w laboratorium BNL w Stanach Zjednoczonych. W przyszłości w CERN-ie bedzie działał detektor w eksperymencie ALICE, który również będzie wykorzystywał komorę projekcji czasowej. Więcej informacji o samej komorze projekcji czasowej TPC oraz eksperymentach STAR i ALICE można znaleźć na stronach tych eksperymentów: http://www.star.bnl.gov/, oraz http://alice.web.cern.ch/Alice/AliceNew/.





Wstęp | Promieniotwórczość | Zastosowania | Energetyka jądrowa | Ochrona radiologiczna
Rada ds. Atomistyki | Z prac Rady ds. Atomistyki | Państwowa Agencja Atomistyki | Placówki badawcze w Polsce
Stowarzyszenia | Międzynarodowe organizacje badawcze | Informacje z zakresu atomistyki