Máy dò sét đánh
Máy dò sét đánh sử dụng tinh thể phát ra ánh sáng khi các tia gamma tương tác với các nguyên tử trong tinh thể. Cường độ của ánh sáng được sản xuất thường tỷ lệ với năng lượng tích tụ trong tinh thể bằng tia gamma; một tình huống nổi tiếng mà mối quan hệ này không thành công là sự hấp thu của bức xạ <200 kVV bởi các máy dò ion natri nội tại và pha tạp. Cơ chế này tương tự như một thiết bị đo nhiệt độ phát quang. Các máy dò được kết hợp với máy quang phổ; một photocathode chuyển đổi ánh sáng thành các điện tử; và sau đó bằng cách sử dụng dynode để tạo ra các thác điện tử thông qua việc sản xuất tia delta, tín hiệu được khuếch đại. Các thuốc kích thích thông thường bao gồm iodua natri natri được natri tẩm (NaI (Tl)) – thường được đơn giản hóa để phát hiện natri iodide (NaI) và bismuth germanate (BGO). Vì các bộ xử lý quang học cũng nhạy cảm với ánh sáng xung quanh, những chiếc scintillator được bọc trong lớp phủ ánh sáng.
Máy dò sương mù cũng có thể được sử dụng để phát hiện bức xạ alpha và beta
Sodium iodide dựa trên máy dò
Hình 1: Phổ gamma iodua natri của cesium-137 (137Cs)
Hình 2: Phổ gamma iodua natri của cobalt-60 (60Co)
Natri Nait natri tali (NaI (Tl)) có hai ưu điểm chính:
Nó có thể được sản xuất trong tinh thể lớn, mang lại hiệu quả tốt, và
nó tạo ra những vụ nổ dữ dội của ánh sáng so với các bộ kích động khác.
NaI (Tl) cũng thuận tiện để sử dụng, làm cho nó phổ biến cho các ứng dụng trường như xác định các tài liệu không rõ cho mục đích thực thi pháp luật.
Sự tái tổ hợp lỗ electron sẽ phát ra ánh sáng có thể kích động tinh thể lấp lánh tinh khiết; tuy nhiên, chất xúc tác thali trong NaI (Tl) cung cấp các trạng thái năng lượng trong khoảng trống giữa dải dẫn và các chuỗi giá trị. Sau khi kích thích tinh thể lấp lánh pha loãng, một số điện tử trong dải dẫn sẽ di chuyển đến các trạng thái kích hoạt; sự chuyển tiếp đi xuống từ các trạng thái kích hoạt sẽ không kích động pha lê pha tạp, vì vậy tinh thể trong suốt của bức xạ này.
Ví dụ về phổ NaI là phổ gamma của đồng vị cisium 137Cs
-Xem hình 1. 137Cs
phát ra một dòng gamma duy nhất là 662 keV. Cần lưu ý rằng dòng 662 keV được hiển thị thực sự được sản xuất bởi 137mBa, sản phẩm phân rã của 137Cs, cân bằng thế tục với 137Cs.
Quang phổ trong Hình 1 được đo bằng một tinh thể NaI trên bộ xử lý quang, bộ khuếch đại, và một máy phân tích đa kênh. Con số này cho biết số lần đếm trong khoảng thời gian đo so với số kênh. Phổ cho biết các đỉnh sau (từ trái sang phải):
x năng lượng thấp bức xạ (do chuyển đổi nội bộ của tia gamma),
backscatter ở đầu năng lượng thấp của phân phối Compton, và
một photopeak (full energy peak) ở năng lượng 662 keV
Phân bố Compton là một phân bố liên tục có mặt trong kênh 150 trong Hình 1. Sự phân bố phát sinh do các tia gamma sơ cấp trải qua tán xạ Compton trong tinh thể: Tùy thuộc vào góc tán xạ, các điện tử Compton có các năng lượng khác nhau và do đó tạo ra các xung trong các kênh năng lượng khác nhau.
Nếu nhiều tia gamma có mặt trong một quang phổ, sự phân bố của Compton có thể đưa ra những thách thức phân tích. Để giảm tia gamma, bạn có thể sử dụng lá chắn chống lại sự thống trị-xem sự đàn áp Compton. Các kỹ thuật giảm tia gamma đặc biệt hữu ích cho các máy dò gecmani gốm lithium nhỏ lithium (Ge (Li)).
Phổ gamma thể hiện trong hình 2 là của đồng vị coban 60Co, với hai tia gamma với 1,17 MeV và 1,33 MeV tương ứng. (Xem bài viết về chương trình phân rã cho sơ đồ phân rã của coban-60). Hai đường gamma có thể được nhìn thấy rõ ràng; đỉnh ở phía bên trái của kênh 200 có thể cho thấy một nguồn bức xạ nền mạnh mà chưa bị trừ đi. Một đỉnh núi ngược có thể được nhìn thấy ở kênh 150, tương tự như đỉnh thứ hai trong Hình 1.
Các hệ thống iodua natri, như với tất cả các hệ thống sét, nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Thay đổi nhiệt độ hoạt động gây ra bởi sự thay đổi nhiệt độ môi trường sẽ thay đổi quang phổ trên trục ngang. Sự thay đổi đỉnh của hàng chục kênh trở lên thường được quan sát. Những thay đổi này có thể được ngăn chặn bằng cách sử dụng các chất ổn định quang phổ.
Do độ phân giải kém của các máy dò dựa trên NaI nên chúng không thích hợp để xác định các hỗn hợp phức tạp của vật liệu sản xuất tia gamma. Các kịch bản yêu cầu phân tích như vậy đòi hỏi máy dò có độ phân giải cao hơn.