Johdanto
Tutkimusmerkitys
Ydinsäteilyilmaisimien kehitys on yksi ydinteknologian markkereista, ja kansallisen ydinsäteilyilmaisimen kehitys- ja tuotantotaso on myös yksi tärkeimmistä merkkejä korkeasta matalasta teknologian tasosta. Ydinsäteilyilmaisimien kehitys ja ydinhavaitsemistekniikoiden kehitys ovat kokeneet laskennan, mittauksen ja kuvannäytön kehityshistorian. Erogeenit yllä olevaan prosessiin, ydinsäteilyilmaisimen kehittämisen vaatimukset ovat: nopea aika, korkea ilmaisimet, korkea (pulssiamplitudi, energia) resoluutio ja suuri tilavuus, muodostavat ryhmiä. Lisäksi ydinvoiman suorituskyvyn edellytyksenä, anturin tuotantoprosessi, ilmaisimien käyttö ympäristöolosuhteet ja hinnat ovat myös tärkeä tekijä, joka johtaa enemmän ilmaisinta.
Yli kymmenen vuoden ajan onnistunut kehitys on menestyksekkäästi kehittänyt uutta ydinsäteilyn ilmaisinta, joista osa on markkinoiden muodostamia; jotkut ilmaisimet on poistettu tai vaihdettu vähitellen; Joitakin "vanhoja" ilmaisimia käytetään uudelleen.
Kehityshistoria
Enää ei ole yli 100 erilaista säteilyilmaisinta, jotka voivat antaa sähköisiä signaaleja. Yleisimmin käytetty pääkaasuionisoiva ilmaisin, puolijohdeilmaisin ja tuikeilmaisin kolmeen luokkaan. Jo vuonna 1908 on julkaistu kaasu-ionisaatioilmaisin. Mutta kunnes vuoden 1931 pulssilaskuri ilmestyi, nopean laskun ongelma ratkesi. Vuonna 1947 tuikelaskurin ilmestyminen lisäsi hiukkasten havaitsemistehokkuutta, koska sen tiheys oli paljon suurempi kuin kaasun. Merkittävin on natriumjodidi (铊) tuike, jolla on korkeampi energiaresoluutio γ-säteille. 1960-luvun alussa puolijohdeilmaisimien kehitystä kehitettiin menestyksekkäästi spektrimittaustekniikan valmistamiseksi. Nykyaikaiset tyyppiset ilmaisinlaitteet ja korkean energian fysiikan, ydinfysiikan ja muun tieteen ja teknologian laitteet perustuvat edellä mainittuihin kolmen tyyppisiin ilmaisulaitteisiin, jotka on kehitetty jatkuvalla innovaatioiden parantamisella.
periaate
Kun hiukkaset läpäisevät tietyn aineen, sellainen aine absorboituu tai virittyy ionisaation tai virityksen aikaansaamiseksi. Jos hiukkaset ovat varattuja, sen sähkömagneettinen kenttä on suoraan vuorovaikutuksessa aineen raideelektronien kanssa. Jos kyseessä on gammasäde tai röntgensäde, kuljeta ensin jonkin välivaiheen, joka tuottaa valosähköistä efektiä, Compton-ilmiötä tai elektroniparia, energia-osa tai kaikki siirretyt kiertoradan elektronit ja synnytä sitten ionisaatio tai viritys. Neutraaleille hiukkasille, jotka eivät lataudu, esimerkiksi neutronit, se syntyy ydinreaktiossa varautuneiden hiukkasten tuottamiseksi, ja sitten ionisaatio tai viritys. Säteilyilmaisin on sopiva tunnistusväliaine hiukkasten kanssa vaikuttavana aineena, ja tunnistusväliaineessa olevien hiukkasten ionisaatio tai virittyminen muunnetaan eri muodoiksi suoraan tai epäsuorasti tietoon.
Luokittelu
Tapa, jolla säteilyilmaisin antaa tiedon, jaetaan pääasiassa kahteen luokkaan: luokka on se, että hiukkaset osuvat ilmaisimeen ja ne on omistettu ihmisten aisteille. Tiedot, jotka voidaan hyväksyä. Esimerkiksi erilaiset hiukkasjäljen ilmaisimet, jotka yleensä kulkevat vaiheiden läpi, kehittyvät tai kemiallinen korroosio. Siellä on myös lämpöpäästöilmaisin, fotoluminesenssitunnistin ja valaistuun määrään liittyvä valoteho saadaan lämmön tai valovirityksen kautta. Tämäntyyppinen ilmaisin ei pohjimmiltaan ole ydinvoiman tutkimusalue. Kun toisen tyyppinen ilmaisin vastaanottaa sattuvia hiukkasia, vastaava sähköinen signaali annetaan välittömästi ja elektroninen linja laajenee ja käsittely voidaan tallentaa ja analysoida. Tätä toista luokkaa voidaan kutsua sähköilmaisimeksi. Sähkösoitin on yleisimmin käytetty säteilyilmaisin. Tämän tyyppisten ilmaisimien tulo on johtanut uusien ydinvoiman tieteenalojen syntymiseen ja kehittymiseen.
Sävellys
1. Säteilyilmaisin tulevan säteilyn spatiaalisen jakauman havaitsemiseksi, käsittäen: säteilylle herkän puolijohteen; puolijohteen pinnalle muodostettu yhteinen elektrodi, käytetty. Esijännite vastaanotetaan; useita segmentoituja elektrodeja, jotka on muodostettu puolijohteen toiselle pinnalle, käytetään tuottamaan puolijohteen sisään tulevan säteilyn synnyttämä varaus sähköisenä signaalina; ja valon säteilytysmekanismi ainakin Valoa emittoidaan säteilyn havaitsemisen aikana.
Esitys
Säteilyilmaisimen pääsuorituskyky on tunnistustehokkuus, resoluutio, lineaarinen vaste, hiukkasten erilaistuminen. Säteily voidaan muuntaa mitattavissa olevaksi signaaliksi. Ilmaisimen perusperiaate on, että säteilyn ja ilmaisuväliaineen hiukkaset vuorovaikuttavat, kokonaan tai osittain väliaineeseen välittyneenä, ja aiheuttavat makroskooppisesti mitatun reaktion tietyissä ulkoisissa olosuhteissa. Optiselle kaistalle säteilyä voidaan pitää elektronisäteenä, ja fotonin energia välittyy elektronisesti väliaineeseen, jolloin syntyy niin sanottu fotonitapahtuma ja säteily voidaan muuntaa lämpöenergiaksi (kuten termopariksi), sähköenergiaksi ( kuten valovirta ja valosähköinen jännite), kemiallinen energia (valoherkkä) Hopeahiukkasten muodostuminen lateksissa) tai muu säteilyn aallonpituus (fluoresenssivaikutus). Näiden energian ja säteilyn mukaan erilaisia laitteita on suunniteltu mittaamaan taivaankappaleen säteilyenergiaa.
Tutkimuksen tehokkuus
Ilmaisimen havaitsemien hiukkasten määrä liittyy ilmaisimen hiukkasten lukumäärään samalla aikavälillä. Se liittyy ilmaisimen herkkään tilavuuteen, geometriseen muotoon ja herkkyyteen sattuville hiukkasille. Yleensä ilmaisimelta vaaditaan korkea tunnistustehokkuus. Joissakin erityistilanteissa, kuten erittäin voimakkaiden säteilykenttien alla, ilmaisimelta vaaditaan kuitenkin pienempi herkkyys. Viittaa fotonitapahtumanumeron ja tapahtuvien fotonien lukumäärän suhteeseen fotonin ja ilmaisimen alkuprosessin aikana. Se kuvaa ilmaisimen kykyä vastaanottaa ja tallentaa tietoja. Tuleva fotoni voi tunkeutua väliaineeseen tai heijastua väliaineesta. Joskus väliaineen pitäisi absorboida useita fotoneja aiheuttaa primäärinen fotonitapahtuma, joskus tuotettua fotonitapahtumaa ei havaita, joten yleisilmaisimen kvanttitehokkuus on alle 1.
Resoluutio
Energiapäätöstä
Sen energian kyvyn resoluutio hyvin lähellä hiukkasia
Spatiaalinen resoluutio
(paikannusresoluutio): Tarkka hiukkasten kohtauspaikan kyky;
ajan resoluutio
Kyky antaa tarkasti hiukkasten saapumisaika. Nämä indikaattorit käyttävät yleensä spektriviivan puolikorkeaa leveyttä (FWTM) ja erittäin suurta leveyttä (FWTM).
Hiukkasdifferentiaalikyky
Tietyn tyyppinen ilmaisin on herkkä vain tietyntyyppisille sattuville hiukkasille, mutta ei ole herkkä muille hiukkasille, tai se annetaan eri tavalla kuin hiukkastyypit. Tiedon muoto on erilainen, joten tarvittavat hiukkaset on kätevää havaita valikoivasti muiden tarpeettomien ydinsäteilyn häiriöiden poissulkemiseksi.
Responsiivinen
kutsutaan myös herkkyydeksi, joka on yhtä suuri kuin ilmaisimen lähtösignaalien ja tulevan säteilytehon suhde. Kun säteilytehoa kasvatetaan, myös lähtösignaali kasvaa suhteellisesti, ja tällaista ilmaisinta kutsutaan lineaariseksi, muuten sitä kutsutaan epälineaariksi.
Spektroottinen vaste
Tunnetaan myös jaettuna herkkyytenä, viittaa ilmaisimen herkkyyteen, kun yksivärinen säteily. Se luonnehtii anturin vasteominaisuuksia eri aallonpituuksille säteilylle. Split-vastetta tulisi vaihdella aallonpituuden muutoksen mukaan, jota kutsutaan selektiiviseksi, ja päinvastoin ei-selektiiviseksi. Suhteellista spektroskooppista vastetta kutsutaan suhteelliseksi spektrofotoksi vasteena ilmaisimen herkimmän aallonpituuden vasteeseen.
Lineaarinen vastaus
Tietyllä alueella annettuja tietoja ja osuvien hiukkasten energiaa, intensiteettiä tai sijaintia kutsutaan yleensä energia lineaariseksi, intensiteetiksi lineaariseksi tai lineaariseksi.
havaitsemisnopeus
on yhtä suuri kuin ilmaisimen havaittava pienin säteilyteho. Kaikissa ilmaisimissa on kohinaa, eikä kohinaa ja keskiarvoa pienempiä signaalia havaita. Säteilytehoa, joka tarvitaan synnyttämään suuri määrä kohinaa, kutsutaan minimisäteilytehoksi, joka havaitsee ilmaisimen, tai sitä kutsutaan ekvivalenttikohinatehoksi. Joskus ilmaisimen herkkyyttä kuvataan tunnistustaajuudella.
yleensä edellyttää myös säteilyilmaisimien säteilyvaurioiden estämistä ja sopeutumiskykyä erilaisiin ympäristöolosuhteisiin, kuten lämpötilaan, kosteuteen, valoon, korroosionkestävyyteen ja mekaaniseen tärinään. Siinä on kuvantamistoiminto ja se on ominaisuus nykyaikaisille uusille ilmaisimille. Tällaisia ilmaisimia on käytetty neutronikuvauksessa, gammavalokuvauksessa, X-diffraktiossa ja elektronimikroskopiassa. Siksi sen sovellus on jo pitkään ylittänyt ydintieteen alan ja laajentunut muihin tieteenalojen tutkimukseen ja siihen liittyviin kansantalousosastoihin.
Tutkimus Kiinan säteilyilmaisin suoritetaan 1950-luvun alussa, peräkkäin kehitetty onnistunut ydinlateksi, kansi nahka laskea putki, natriumjodidi (铊) tuike. 1950-luvun lopulla aloitettiin muiden tuikeputkien, valomonistinputkien ja puolijohdeilmaisimien tutkimustyö. Kiina on käyttänyt ydinaseiden tutkimuksessa pohjimmiltaan erilaisia oman maansa kehittämiä säteilyilmaisimia.
Kehityssuunta
Ydinsäteilyilmaisimien kehitystrendi on: 1 Tutkimus tuottaa samanaikaisesti yhdistetyn ilmaisimen ja ilmaisinlaitteen useille tiedoille, kuten hiukkasten sijainti-, energia-, aika- ja muulle tiedolle. . 2 Hyödynnä elektroniikan ja tietotekniikan uusia saavutuksia, paranna ilmaisimen tuottaman tiedon informaatiota, tarkkuutta, nopeutta ja tiedon hyödyntämistä. Mikroelektroniikan teknologia edistää miniatyrisointiilmaisimien syntymistä. 3 Etsi ideaalimpia ilmaisuvälineitä ja tunnistusmekanismeja suprajohtavien ilmaisimien kehittämiseksi.