Atom yadrosi va elementar zarrachalar fizikasi, tezlashtiruvchi texnika
Yüklə 1,85 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- 1. Ssintillyatsion schyotchiklar.
|
10-Ma‟ruza. (2 soat)
Mavzu: Ssintillyatsion sanagichlar. Termolyuminessent va kimyoviy detektorlar. Reja: 1. Ssintillyatsion sanagichlar. Ularning ishlash prinspi, impuls hosil bo‟lishi mehanizmi. 2. Spektrometrik metodlar. Yadroviy o‟lchov asboblarida o‟lchashlar nurlanishlarning turli moddalarga ta‟siri natijasida hosil bo‟ladigan effektlarni o‟lchashga asoslangan. Ssintillyatsion usul hozirgi vaqtda yadroviy nurlanishlarni qayd qilishda keng tarqalgan usullardan biri hisoblanadi. Ssintillyatsion detektorlar yadro fizikasida radioaktiv izotoplar nurlanishlarining spektrini o‟rganishda, atom yadrolarining uyg‟ongan holatlari yashash vaqtlarini o‟rganishda, kosmik nurlarni tadqiq qilishda, yer ustidagi va yer yo‟ldoshlaridagi laboratoriyalarda, geologiyada, geoxronologiyada, radioekologiyada, biologiyada, tibbiyotda, ishlab chiqarishda ( 𝛾-defektoskopiyada va b.) keng ishlatiladi. Spektrometrik metodlar atom yadrosining tuzilishini, yadroviy o‟zaro ta‟sirlarni, moddani sifat va miqdoriy tahlil qilishda, zarralarning energiya bo‟yicha taqsimotini o‟rganishda, nurlanish manbalarini radioaktiv izotoplar bo‟yicha tahlil qilishda keng ishlatiladi. Quyida ssintillyatsion sanagichlar, gamma spektrometr, uning bloklari, yadroviy nurlanishlarni qayd qilish jarayonlari va ayrim xususiyatlari ko‟rib chiqiladi. 1. Ssintillyatsion schyotchiklar. Moddaning energiya yutishi va so‟ng spektrning ko‟zga ko‟rinadigan yoki unga yaqin sohada nurlanish chiqarishi lyuminessensiya deyiladi. Lyuminessensiya moddani isitish, yorug‟lik, kimyoviy reaksiyalar, zaryadli zarralar ta‟sirida hosil bo‟lishi mumkin. Modda zaryadli zarrachalar yoki gamma-kvantlar tushganda hosil bo‟ladigan chaqnash yorug‟ligi ssintillyatsiya deyiladi. Ssintillyatorlar deb shunday moddalarga aytiladiki, bu moddalarga zaryadli zarralar, neytronlar yoki gamma-kvantlar tushganda ular spektrining ko‟zga ko‟rinadigan sohasida fotonlar (chaqnash yorug‟ligi) yoki ultrabinafsha sohada nurlanish chiqaradi. Yadroviy nurlanishlarni qayd qilishning ssintillyatsiyaga asoslangan usuli yordamida ssintillyatsion schyotchiklar tayyorlanadi. Ssintillyatsion schyotchik havosi so‟rib olingan shisha ballon ichiga joylashtirilgan ssintillyator va fotoelektron kuchaytirgichdan (FEK) iborat. Ssintillyatsion schyotchik tuzilishi 1-rasmda keltirilgan. Fosfor Fotokatod Yadro nurla- nishi Yorug‟lik o‟tkazgich Yorug‟lik qaytargich 1-rasm Ssintillyatsion schyotchiklarning quyidagi xossalarga ega bo‟lishi tufayli keng ishlatiladi: 1. Nurlanishlarni qayd qilish effektivligining yuqori bo‟lishi. 2. Vaqt bo‟yicha ajrata olish qobiliyatining yuqori bo‟lishi (10 -9 -10 -7 c). 3. Zarralar va gamma-kvantlarning energiyasini bir necha foizga aniqlikda o‟lchay olishi. 4. Qurilmaning nisbatan oddiyligi. Ssintillyatsion schyotchiklarning kamchiligi energiya bo‟yicha ajrata olish qobiliyatining pastligidir. Masalan gamma-kvantlar 600 KeV bo‟lganda ajrata olish qobiliyati 8-10% ni tashkil qiladi. Lekin ko‟pgina ilmiy-amaliy masalalarni hal qilishda bu kamchilik ahamiyatli bo‟lmaydi. Bu usulni 1903 yilda Vilyam Kruks taklif qilgan. 1934 yilda L.A.Rubetskiy tomonidan fotoelektron kuchaytirgich (FEK) yaratildi. FEK ssintillyatsion schyotchiklarda ishlatila boshlagach ssintillyatsion schyotchiklarning afzalligi ortib ketib keng ishlatila boshladi. Ssintillyatsion schyotchiklarning sifati va qo‟llanilish sohasi ko‟p jihatdan unda ishlatiladigan fosfor kristallining (ssintillyator sifatida) tushgan zaryadli zarra yoki gamma-kvant energiyasini yorug‟lik energiyasiga aylantira olish xususiyatiga bog‟liq. Fosfor kristalli yutilgan zarra energiyasining bir qismini yorug‟lik energiyasiga aylantiradi. NaJ(Tl) kristallining bunday qobiliyati kuchliroq. U yutilgan energiyaning o‟ndan bir qismini yorug‟lik energiyasiga aylantiradi. Fosforning yorug‟lik chiqarishi intensivligining vaqtga bog‟liq o‟zgarishi ushbu rasmda keltirilgan. Fosfor kristallga zarra tushgan sari uyg‟ongan atomlar yig‟ila boradi. Zarra kristall ichida batamom to‟xtamasdanoq atomlarning bir qismi fotonlar chiqarib asosiy holatiga qaytadi. Zarra sekinlashgan sari uyg‟ongan atomlar soni va fosforning nurlanish intensivligi orta boradi. Taxminan 10 -12 c dan so‟ng yorug‟lik intensivligi yuqori darajaga yetadi. Bu vaqt ichida zarra batamom to‟xtaydi. Uyg‟ongan atomlar sonining kamayishi yorug‟lik intensivligining nisbatan sekin FEK pasayishiga olib keladi (2-rasm). Bu jarayon t>t 0 vaqtga to‟g‟ri keladi. Umuman intensivlik quyidagicha ifodalanadi: I=I 0 e -t/𝜏 I 0 e -t/𝜏 t J t 2-rasm Bunda t-ma‟lum t 0 vaqtdan so‟ng boshlanadigan vaqt, 𝜏-uyg‟ongan atomlarning o‟rtacha yashash vaqti. U fosforning yorug‟lik tarqatib bo‟lish vaqti deb ataladi. 𝜏 ning qiymati qancha kichik bo‟lsa, FEK da hosil bo‟ladigan impuls shuncha qisqa va schyotchikning ajrata olish qobiliyati shunchalik yaxshi bo‟ladi. Fosforning qayd qilish effektivligi har xil zarralar uchun har xil. Zichligi va atom nomeri katta bo‟lgan fosfor gamma-kvantlarni yaxshi qayd qiladi, lekin tez neytronlar uchun yaramaydi. Ssintillyatsion schyotchiklarda ishlatiladigan fosfor kristallining xillari juda ko‟p. fosfordagi yorug‟lik FEK yordamida tok impulsiga aylantiriladi. Agar tajriba sharoitida katta hajmdagi ssintillyatorlar talab qilinsa, tiniq suyuq ssintillyatorlar ishlatiladi, masalan neytronlarni qayd qilishda hozirgi kunda ssintillyatsion usuli yadroviy nurlanishlarni qayd qilishda keng tarqalgan usul hisoblanadi. Ssintillyatsion detektorlarga tushayotgan yadroviy nurlanishning ssintillyator moddasi atom va molekulalarini uyg‟ongan holatga o‟tkazishi muhim o‟rin tutadi. Uyg‟ongan atomlarning asosiy holatga o‟tishi elektromagnit nurlanish chiqarishi bilan yuz beradi. Elektromagnit nurlanishlar spektri ssintillyator kristalli atomlarning energetik sathlariga bog‟liq bo‟ladi. Bir qator tiniq ssintillyatorlarda chiqariladigan nurlanish (chaqnash yorug‟ligi) spektrning ko‟zga ko‟rinadigan sohasida yotadi. Bu nurlanishlar to‟lqin uzunligi 𝜆=1000-7000 A 0 . Kristalli ssintillyatorlar keng tarqalgan. Ssintillyator moddasiga gamma-nurlar tushganda yorug‟lik chaqnashi hosil bo‟ladi. Bu yorug‟lik fotokatodga tushib, undan elektronlarni urib chiqaradi. Bu elektronlar FEK ning dinodlariga tushib har bir dinoddan yana elektronlarni urib chiqaraveradi. FEK dinodlardan urib chiqarilgan elektronlar soni ko‟payib elektronlar oqimini hosil qiladi va bu elektronlar anoda fokuslanadi. Yüklə 1,85 Mb. Dostları ilə paylaş:
|