شمارنده سوسوزن از دو جزء تشکیل شده است، مانند یک سوسوزن (فسفر) و یک ضرب کننده نوع فوتوالکترونیک. در پیکربندی اولیه، سازندگان منبعی برای برق و تجهیزات رادیویی به این پیشخوان اضافه کردند که تقویت و ثبت پالس های PMT را فراهم می کند. اغلب، ترکیب تمام عناصر این سیستم با استفاده از یک سیستم نوری - یک راهنمای نور انجام می شود. در ادامه مقاله، اصل عملکرد یک شمارنده سوسوزن را در نظر خواهیم گرفت.
ویژگی های کار
دستگاه شمارنده سوسوزن نسبتاً پیچیده است، بنابراین این موضوع باید بیشتر مورد توجه قرار گیرد. ماهیت عملکرد این دستگاه به شرح زیر است.
یک ذره باردار وارد دستگاه می شود که در نتیجه تمام مولکول ها برانگیخته می شوند. این اجسام پس از مدتی مشخص می نشینند و در این فرآیند به اصطلاح فوتون ها را آزاد می کنند. کل این فرآیند برای وقوع فلش نور ضروری است. فوتون های خاصی به فوتوکاتد عبور می کنند. این فرآیند برای ظهور فوتوالکترون ها ضروری است.
فوتوالکترونها متمرکز شده و تحویل داده می شوندالکترود اصلی این عمل به دلیل کار به اصطلاح PMT رخ می دهد. در اقدام بعدی، تعداد همین الکترون ها چندین برابر افزایش می یابد که با انتشار الکترون تسهیل می شود. نتیجه تنش است. علاوه بر این، فقط اثر فوری آن را افزایش می دهد. مدت زمان پالس و دامنه آن در خروجی با ویژگی های مشخصه تعیین می شود.
به جای فسفر چه چیزی استفاده می شود؟
در این دستگاه، جایگزینی برای عنصری مانند فسفر اختراع شد. به طور کلی، تولید کنندگان از: استفاده می کنند
- کریستال های نوع آلی؛
- سوزن مایع که باید از نوع آلی نیز باشد؛
- سوزن جامد که از پلاستیک ساخته شده اند؛
- سوزن گاز.
با نگاهی به داده های مربوط به جایگزینی فسفر، می بینید که تولیدکنندگان در بیشتر موارد فقط از مواد آلی استفاده می کنند.
ویژگی اصلی
وقت آن است که در مورد ویژگی اصلی شمارنده های سوسوزن صحبت کنیم. اول از همه، لازم است به خروجی نور، تابش، ترکیب طیفی آن و مدت زمان سوسوزن توجه شود.
در فرآیند عبور ذرات باردار مختلف از سوسوزن، تعداد مشخصی فوتون تولید می شود که به اینجا یا انرژی دیگری منتقل می شود. بخش نسبتاً بزرگی از فوتون های تولید شده در خود مخزن جذب و از بین می رود. به جای فوتونکه جذب شده اند، انواع دیگری از ذرات تولید خواهند شد که نشان دهنده انرژی با ماهیت کمی است. در نتیجه تمام این عمل، فوتون ها ظاهر می شوند که ویژگی های آنها منحصراً برای سوسوزن مشخص است.
خروجی نور
بعد، شمارنده سوسوزن و اصل عملکرد آن را در نظر بگیرید. حالا بیایید به نور خروجی توجه کنیم. این فرآیند را بازده نوع تبدیل نیز می نامند. خروجی نور اصطلاحاً نسبت انرژی است که به مقدار انرژی ذره باردار از دست رفته در سوسوزن می‌گویند.
در این عمل، میانگین تعداد فوتون ها منحصراً به بیرون می رود. به این انرژی ماهیت متوسط فوتون ها نیز می گویند. هر یک از ذرات موجود در دستگاه تک انرژی را بیرون نمی‌آورد، بلکه فقط طیف را به‌عنوان یک نوار پیوسته بیرون می‌آورد. به هر حال، این اوست که ویژگی این نوع کارهاست.
لازم است به مهم ترین چیز توجه شود، زیرا این طیف فوتون ها به طور مستقل سوسوزن را برای ما شناخته شده می گذارند. مهم است که با مشخصه طیفی PMT منطبق یا حداقل تا حدی همپوشانی داشته باشد. این همپوشانی عناصر سوسوزن با یک مشخصه متفاوت تنها با ضریب توافق شده توسط سازندگان تعیین می شود.
در این ضریب، طیف نوع خارجی یا طیف فوتون های ما به محیط خارجی این دستگاه می رود. امروزه چیزی به نام "بازده سوسوزن" وجود دارد. مقایسه دستگاه باسایر داده‌های PMT.
این مفهوم چندین جنبه را با هم ترکیب می کند:
- کارایی تعداد فوتون های ما را که توسط سوسوزن در واحد انرژی جذب شده ساطع می شود در نظر می گیرد. این نشانگر همچنین حساسیت دستگاه به فوتون ها را در نظر می گیرد.
- اثربخشی این کار، به عنوان یک قاعده، با مقایسه با راندمان سوسوزن سوسوزن، که به عنوان یک استاندارد در نظر گرفته شده است، ارزیابی می شود.
تغییرات مختلف سوسوزن
اصل عملکرد یک شمارنده سوسوزن نیز از جنبه نه کمتر مهم زیر تشکیل شده است. سوسوزن می تواند در معرض تغییرات خاصی قرار گیرد. آنها طبق قانون خاصی محاسبه می شوند.
در آن، I0 حداکثر شدت سوسوزن مورد نظر ما را نشان می دهد. در مورد نشانگر t0- یک مقدار ثابت است و زمان به اصطلاح میرایی را نشان می دهد. این واپاشی زمانی را نشان می‌دهد که در طی آن شدت مقدار آن به میزان معینی (e) کاهش می‌یابد.
همچنین باید به تعداد به اصطلاح فوتون ها نیز توجه کرد. در قانون ما با حرف n نشان داده می شود.
تعداد کل فوتون های ساطع شده در طول فرآیند سوسوزن کجاست. این فوتون ها در زمان مشخصی ساطع می شوند و در دستگاه ثبت می شوند.
فرایندهای کاری فسفر
همانطور که قبلا نوشتیم، سوسوزن شمارنده استبر اساس کار عنصری مانند فسفر عمل کنید. در این عنصر، فرآیند به اصطلاح لومینسانس انجام می شود. و به چند نوع تقسیم می شود:
- اولین نوع فلورسانس است.
- نوع دوم فسفرسانس است.
این دو گونه در درجه اول از نظر زمانی متفاوت هستند. هنگامی که به اصطلاح چشمک زدن همراه با فرآیند دیگری یا در یک دوره زمانی در حدود 10-8 ثانیه رخ می دهد، این اولین نوع فرآیند است. در مورد نوع دوم، در اینجا فاصله زمانی تا حدودی بیشتر از نوع قبلی است. این اختلاف در زمان به این دلیل به وجود می‌آید که این فاصله مربوط به زندگی یک اتم در حالت بی‌قرار است.
در مجموع، مدت زمان اولین فرآیند به هیچ وجه به شاخص بی قراری این یا آن اتم بستگی ندارد، اما در مورد خروجی این فرآیند، تحریک پذیری این عنصر است که بر آن تأثیر می گذارد. همچنین شایان ذکر است که در مورد بی قراری کریستال های خاص، سرعت به اصطلاح خروج تا حدودی کمتر از تحریک نوری است.
فسفرسانس چیست؟
مزایای شمارنده سوسوزن شامل فرآیند فسفرسانس است. بر اساس این مفهوم، اکثر مردم فقط لومینسانس را درک می کنند. بنابراین بر اساس این فرآیند این ویژگی ها را در نظر خواهیم گرفت. این فرآیند به اصطلاح ادامه فرآیند پس از اتمام یک نوع خاص از کار است. فسفرسانس فسفرهای کریستالی از ترکیب مجدد الکترون ها و حفره هایی که در حین برانگیختگی به وجود آمده اند به وجود می آید. با اطمیناناشیاء فسفر، کند کردن این فرآیند کاملاً غیرممکن است، زیرا الکترون ها و سوراخ های آنها به اصطلاح در تله ها قرار می گیرند. از همین تله ها، می توان آنها را به تنهایی رها کرد، اما برای این کار آنها، مانند سایر مواد، نیاز به دریافت انرژی اضافی دارند.
در این رابطه، مدت زمان فرآیند نیز به دمای خاصی بستگی دارد. اگر مولکول‌های دیگر با ماهیت آلی نیز در این فرآیند شرکت کنند، در این صورت فرآیند فسفرسانس تنها در صورتی اتفاق می‌افتد که در حالت فراپایدار باشند. و این مولکول ها نمی توانند به حالت عادی بروند. فقط در این صورت می توان وابستگی این فرآیند را به سرعت و خود دما مشاهده کرد.
ویژگی های شمارنده
دارای مزایا و معایب ضد سوسوزن است که در این قسمت به بررسی آنها خواهیم پرداخت. اول از همه، ما مزایای دستگاه را شرح می دهیم، زیرا تعداد آنها بسیار زیاد است.
متخصصان میزان نسبتاً بالایی از توانایی موقت را برجسته می کنند. در زمان، یک پالس ساطع شده توسط این دستگاه بیش از ده ثانیه نیست. اما این در صورتی است که از دستگاه های خاصی استفاده شود. این شمارنده این نشانگر را چندین برابر کمتر از سایر آنالوگ های خود با تخلیه مستقل دارد. این به استفاده از آن کمک زیادی می کند، زیرا سرعت شمارش چندین برابر افزایش می یابد.
کیفیت مثبت بعدی این نوع شمارنده ها نشانگر نسبتاً کوچکی از یک ضربه دیررس است. اما چنین فرآیندی تنها پس از گذراندن دوره ثبت ذرات انجام می شود. این همان استبه شما اجازه می دهد تا به طور مستقیم در زمان پالس این نوع دستگاه صرفه جویی کنید.
همچنین، شمارنده های سوسوزن دارای سطح نسبتاً بالایی از ثبت ذرات خاص هستند که شامل نورون ها و پرتوهای آنها می شود. برای افزایش سطح ثبت، ضروری است که این ذرات با به اصطلاح آشکارسازها واکنش دهند.
تولید دستگاه
چه کسی شمارنده سوسوزن را اختراع کرد؟ این کار توسط فیزیکدان آلمانی Kalman Hartmut Paul در سال 1947 انجام شد و در سال 1948 دانشمند رادیوگرافی نوترونی را اختراع کرد. اصل عملکرد شمارنده سوسوزن امکان تولید آن را در اندازه نسبتاً بزرگ می دهد. این به این واقعیت کمک می کند که می توان به اصطلاح تجزیه و تحلیل هرمتیک یک شار انرژی نسبتاً بزرگ را انجام داد که شامل پرتوهای فرابنفش است.
همچنین می توان مواد خاصی را به دستگاه وارد کرد که نوترون ها می توانند به خوبی با آنها تعامل داشته باشند. که البته ویژگی های مثبت آنی خود را در ساخت و استفاده آتی از این نوع شمارنده دارد.
نوع طراحی
ذرات شمارنده سوسوزن عملکرد باکیفیت آن را تضمین می کند. مصرف کنندگان الزامات زیر را برای عملکرد دستگاه دارند:
- روی به اصطلاح فوتوکاتد بهترین نشانگر جمع آوری نور است؛
- روی این فوتوکاتد یک نوع توزیع نور استثنایی یکنواخت وجود دارد؛
- ذرات غیر ضروری در دستگاه تیره می شوند؛
- میدان های مغناطیسی مطلقاً هیچ تأثیری بر کل فرآیند حامل ندارند؛
- ضریب دردر این حالت پایدار است.
معایب شمارنده سوسوزن کمترین میزان را دارد. هنگام انجام کار، ضروری است اطمینان حاصل شود که دامنه انواع سیگنال پالس ها با سایر انواع دامنه مطابقت دارد.
بسته بندی پیشخوان
شمارنده سوسوزن اغلب در یک ظرف فلزی با شیشه در یک طرف بسته بندی می شود. علاوه بر این لایه ای از مواد مخصوص بین خود ظرف و سوسوزن قرار می گیرد که از ورود اشعه ماوراء بنفش و گرما جلوگیری می کند. سوسوزن های پلاستیکی نیازی به بسته بندی در ظروف در بسته ندارند، با این حال، تمام سوسوزن های جامد باید یک پنجره خروجی در یک انتها داشته باشند. توجه به بسته بندی این وسیله بسیار مهم است.
مزایای متر
مزایای شمارنده سوسوزن به شرح زیر است:
- حساسیت این دستگاه همیشه در بالاترین حد است و تأثیر مستقیم آن مستقیماً به این بستگی دارد.
- قابلیت های این ابزار شامل طیف گسترده ای از خدمات است.
- توانایی تمایز بین ذرات خاص فقط از اطلاعات مربوط به انرژی آنها استفاده می کند.
به دلیل شاخص های فوق است که این نوع کنتور از همه رقبای خود بهتر عمل کرد و به حق بهترین دستگاه در نوع خود شد.
همچنین شایان ذکر است که از معایب آن می توان به درک حساس اشاره کردتغییرات در دمای خاص و همچنین شرایط محیطی.
