introduzione
Significato della ricerca
Lo sviluppo di rilevatori di radiazioni nucleari è uno degli indicatori della tecnologia nucleare e il livello di sviluppo e produzione di un rilevatore di radiazioni nucleari nazionale, è anche uno dei segni importanti dell'elevato livello tecnologico basso. Lo sviluppo di rilevatori di radiazioni nucleari e lo sviluppo di tecniche di rilevamento nucleare hanno sperimentato la storia dello sviluppo del conteggio, della misurazione e della visualizzazione delle immagini. Erogeni al processo di cui sopra, i requisiti per lo sviluppo del rivelatore di radiazioni nucleari sono: tempo veloce, rivelatori alti, alta risoluzione (ampiezza dell'impulso, energia) e grande volume, che costituiscono gli array. Inoltre, sotto la premessa delle prestazioni nucleari, il processo di produzione della sonda, le condizioni ambientali ei prezzi di utilizzo del rivelatore sono anche un fattore importante che porta al rivelatore più.
Per più di dieci anni, lo sviluppo di successo ha sviluppato con successo un nuovo rilevatore di radiazioni nucleari, alcuni dei quali sono stati formati dal mercato; alcuni rilevatori sono stati eliminati o progressivamente sostituiti; Alcuni "vecchi" rilevatori vengono riutilizzati.
Storia dello sviluppo
Non sono più più di 100 tipi di rilevatori di radiazioni che possono fornire segnali elettrici. Il principale rivelatore a ionizzazione del gas più comunemente usato, il rivelatore a semiconduttore e il rivelatore a scintillazione tre categorie. Già nel 1908 fu pubblicato il rivelatore a ionizzazione di gas. Ma fino a quando non è apparso il contatore di impulsi del 1931, il problema del conteggio rapido è stato risolto. Nel 1947, la comparsa di un contatore a scintillazione ha aumentato l'efficienza di rilevamento delle particelle a causa della sua densità molto maggiore del gas. Il più significativo è lo scintillatore allo ioduro di sodio (铊), che ha una maggiore risoluzione energetica per i raggi γ. All'inizio degli anni '60, lo sviluppo di rivelatori a semiconduttore fu sviluppato con successo per realizzare la tecnologia di misurazione spettrale. I dispositivi di rilevamento di tipo moderno e i dispositivi per la fisica delle alte energie, la fisica nucleare e altre scienze e tecnologie si basano sui tre tipi di dispositivi di rilevamento di cui sopra sviluppati attraverso il miglioramento continuo dell'innovazione.
principio
Quando le particelle passano una certa sostanza, tale sostanza viene assorbita o eccitata per generare una ionizzazione o eccitazione. Se le particelle sono cariche, il suo campo elettromagnetico interagisce direttamente con la traccia di elettroni nella sostanza. Se si tratta di raggi gamma o raggi X, passare prima attraverso un effetto fotoelettrico intermedio, generando un effetto Compton o una coppia elettronica, la parte energetica o tutti gli elettroni dell'orbita trasferiti, quindi generare ionizzazione o eccitazione. Per le particelle neutre che non si caricano, ad esempio il neutrone, viene generato da una reazione nucleare per produrre particelle cariche, e quindi una ionizzazione o eccitazione. Il rilevatore di radiazioni è un mezzo di rilevamento adatto poiché una sostanza che agisce con le particelle e la ionizzazione o l'eccitazione delle particelle nel mezzo di rilevamento viene convertita in varie forme di informazioni direttamente o indirettamente accettabili.
Classificazione
Il modo in cui il rilevatore di radiazioni fornisce le informazioni, principalmente suddivise in due categorie: una classe è che le particelle sono incidenti al rilevatore e sono state dedicate ai sensi delle persone. Le informazioni che possono essere accettate. Ad esempio, vari rilevatori di tracce di particelle, che generalmente attraversano fasi, sviluppo o corrosione chimica. C'è anche un rivelatore di rilascio termico, un rivelatore fotoluminescente, e un'emissione di luce associata alla quantità illuminata è data attraverso l'eccitazione del calore o della luce. Questo tipo di rilevatore non è fondamentalmente un campo di ricerca dell'energia nucleare. Quando un altro tipo di rilevatore riceve particelle incidenti, viene immediatamente fornito il segnale elettrico corrispondente e la linea elettronica viene ingrandita e l'elaborazione può essere registrata e analizzata. Questa seconda classe può essere chiamata rivelatore elettrico. Il lettore elettrico è il rilevatore di radiazioni più utilizzato. L'avvento di questo tipo di rilevatore ha portato all'emergere e allo sviluppo di nuove discipline di branca dell'energia nucleare.
Composizione
Un rivelatore di radiazioni per rilevare la distribuzione spaziale della radiazione incidente, comprendente: un semiconduttore sensibile alle radiazioni; un elettrodo comune formato su una superficie del semiconduttore, utilizzato La tensione di polarizzazione viene ricevuta; una pluralità di elettrodi segmentati formati su un'altra superficie del semiconduttore sono usati per emettere la carica generata dalla radiazione incidente all'interno del semiconduttore, come segnale elettrico; e un meccanismo di irradiazione della luce per almeno la luce viene emessa durante il rilevamento della radiazione.
Prestazione
La prestazione principale del rivelatore di radiazioni è l'efficienza di rilevamento, la risoluzione, la risposta lineare, la differenziazione delle particelle. La radiazione può essere convertita in un dispositivo per un segnale misurabile. Il principio di base del rivelatore è che le particelle nella radiazione e il mezzo di rilevamento interagiscono, tutta l'energia o parzialmente trasmessa al mezzo, e provocano una reazione misurata macroscopicamente in determinate condizioni esterne. Per la banda ottica, la radiazione può essere considerata come un fascio di elettroni, e l'energia del fotone viene trasmessa elettronicamente al mezzo, producendo un cosiddetto evento fotonico, e la radiazione può essere convertita in energia termica (come la termocoppia), energia elettrica ( come fotocorrente e tensione fotoelettrica), energia chimica (fotosensibile) Generazione di particelle d'argento nel lattice) o un'altra lunghezza d'onda della radiazione (effetto fluorescenza). In base a queste energie e radiazioni, vari dispositivi diversi sono progettati per misurare l'energia radiante del corpo celeste.
Efficienza esplorativa
Il numero di particelle rilevate dal rivelatore è incidente sul numero di particelle nel rivelatore nello stesso intervallo di tempo. È correlato al volume sensibile del rivelatore, alla forma geometrica e alla sensibilità alle particelle incidenti. In generale, il rilevatore deve avere un'elevata efficienza di rilevamento. Tuttavia, in alcune occasioni speciali, ad esempio in presenza di campi di radiazione estremamente forti, è necessario che il rilevatore abbia una sensibilità inferiore. Si riferisce al rapporto tra il numero di eventi del fotone e il numero di numeri di fotoni incidenti durante il processo iniziale del fotone e del rivelatore. Descrive la capacità del rilevatore di ricevere e registrare informazioni. Il fotone incidente può penetrare nel mezzo o essere riflesso dal mezzo. A volte il mezzo dovrebbe assorbire diversi fotoni causando un evento di fotone primario, a volte l'evento di fotone prodotto non viene rilevato, quindi l'efficienza quantica del rivelatore generale è inferiore a 1.
Risoluzione
Risolutezza energetica
Risoluzione della capacità della sua energia molto vicina alle particelle
Risoluzione spaziale
(risoluzione della posizione): precisa la capacità della posizione incidente delle particelle;
risoluzione temporale
La capacità di dare con precisione il tempo di arrivo delle particelle. Questi indicatori utilizzano generalmente l'ampiezza semi-alta (FWTM) della riga spettrale e un'ampiezza molto alta (FWTM).
Capacità differenziale delle particelle
Un certo tipo di rivelatore è sensibile solo a certi tipi di particelle incidenti, ma non è sensibile ad altre particelle, o sarà dato diverso dal tipo di particelle. La forma delle informazioni è diversa, quindi è conveniente rilevare selettivamente le particelle richieste per escludere altre inutili interferenze da radiazioni nucleari.
Reattivo
è anche chiamato sensibilità, pari al rapporto tra i segnali di uscita del rivelatore e la potenza della radiazione incidente. Quando la potenza della radiazione viene aumentata, anche il segnale di uscita viene aumentato proporzionalmente e tale rivelatore viene definito lineare, altrimenti viene chiamato non lineare.
Risposta spettrotica
è anche noto come sensibilità divisa, si riferisce alla sensibilità del rilevatore quando la radiazione monocromatica. Caratterizza le caratteristiche di risposta del rivelatore a radiazioni di diversa lunghezza d'onda. La risposta divisa dovrebbe essere variata in quanto il cambiamento di lunghezza d'onda, indicato come selettivo, e viceversa non è selettivo. Una risposta spettroscopica relativa è chiamata spettrofoto relativo in risposta alla risposta della lunghezza d'onda più sensibile del rivelatore.
Risposta lineare
Le informazioni fornite entro un certo intervallo e l'energia, l'intensità o la posizione delle particelle incidenti sono generalmente indicate come energia lineare, intensità lineare o linea lineare.
tasso di rilevamento
è uguale alla minima potenza di radiazione del rivelatore da rilevare. Qualsiasi rilevatore ha rumore e il segnale più piccolo del rumore e il valore medio non viene rilevato. La potenza di radiazione richiesta per generare un gran numero di rumore è chiamata potenza di radiazione minima che rileva il rivelatore, o è chiamata potenza di rumore equivalente. A volte la sensibilità del rilevatore viene descritta utilizzando un tasso di rilevamento.
generalmente richiede anche che i rilevatori di radiazioni abbiano danni anti-radiazioni e adattabilità a varie condizioni ambientali, come temperatura, umidità, luce, resistenza alla corrosione e vibrazioni meccaniche. Ha una funzione di imaging ed è una caratteristica dei nuovi rilevatori moderni. Tali rivelatori sono stati utilizzati nella fotografia di neutroni, nella fotografia gamma, nella diffrazione X e nella microscopia elettronica. Pertanto, la sua applicazione ha da tempo superato il campo della scienza nucleare e si è estesa ad altre discipline di ricerca e ai relativi dipartimenti economici nazionali.
Lo studio del rivelatore di radiazioni della Cina è stato condotto nei primi anni '50, successivamente ha sviluppato un lattice nucleare di successo, un tubo di conteggio della pelle di copertura, uno scintillatore di ioduro di sodio (铊). Alla fine degli anni '50 fu avviato il lavoro di ricerca di altri scintillatori, tubi fotomoltiplicatori e rivelatori a semiconduttore. Nello studio delle armi nucleari, la Cina ha sostanzialmente utilizzato vari rilevatori di radiazioni sviluppati dal proprio paese.
Tendenza di sviluppo
La tendenza allo sviluppo dei rilevatori di radiazioni nucleari è: 1 La ricerca fornisce contemporaneamente un rilevatore e un dispositivo di rilevamento combinati per informazioni multiple come la posizione delle particelle, l'energia, il tempo e altre informazioni. . 2 Approfitta delle nuove conquiste della tecnologia elettronica e della tecnologia informatica, migliora le informazioni delle informazioni fornite dal rilevatore, l'accuratezza, la velocità e l'utilizzo delle informazioni. La tecnologia microelettronica sta promuovendo l'emergere di rivelatori di miniaturizzazione. 3 Ricerca di mezzi di rilevamento e meccanismi di rilevamento più ideali per sviluppare rivelatori superconduttori.