docwersja pdf - LHC Wielki Zderzacz Hadronów
download 
Reklamacja Transkrypt
wersja pdf - LHC Wielki Zderzacz Hadronów
DETEKTOR SCYNTYLACYJNY W BADANIU PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO Efekt fotoelektryczny Kryształ scyntylacyjny •Zazwyczaj jest to nieorganiczny monokryształ jodku sodu aktywowanego talem NaJ(Tl) posiadający właściwości luminescencyjne. W wyniku oddziaływania fotonów gamma z kryształem elektrony wtórne wywołują luminescencję w postaci błysków świetlnych (scyntylacji) o częstości leżącej w części widzialnej lub w nadfiolecie widma elektromagnetycznego. •Energie scyntylacji otrzymane na wyjściu kryształu są proporcjonalne do energii elektronów. Fotopowielacz •Scyntylacje (fotony) absorbowane są przez fotokatodę i wybijają z niej elektrony. •Elektrony przyspieszane są w stronę układu elektrod (tzw. dynod), z których jeden elektron wybija od 2 do 5 następnych. Elektrony są kierowane od dynody do dynody (w zależności od fotopowielacza ilość dynod waha się od 9 do 14) wybijając coraz to nowe elektrony. Po przejściu przez dynody elektrony zbierane na anodzie dają impulsy prądowe, które następnie zamieniane są na impulsy napięciowe. •Kwant gamma przekazuje elektronowi całą swoją energię, z której część jest tracona na uwolnienie elektronu, natomiast reszta stanowi energię kinetyczną uwolnionego elektronu. • Zjawisko zachodzi wyłącznie na elektronach związanych, a im wyższa energia wiązania tym wyższe prawdopodobieństwo zajścia tego zjawiska. Jednak aby mogło ono zajść energia kwantu musi być wyższa od energii wiązania. Energia kinetyczna Ek elektronu przedstawia się wzorem: Ek=hnν-Wn Rozpraszanie Comptona •Polega na rozproszeniu kwantu gamma na elektronie. •Kwant gamma traci część swojej energii przekazując ją elektronowi. •Elektron traktujemy jak elektron swobodny, gdy energia wiązania elektronu w atomie jest dużo mniejsza niż energia kwantów gamma dla których obserwujemy to zjawisko. Wielokanałowy analizator amplitudy •Analizator przyporządkowuje konkretnemu przedziałowi amplitud wejściowych (energii) stałą liczbę znormalizowanych impulsów i numer kanału. •Umożliwia to posegregowanie impulsów w zależności od amplitudy (energii) i zliczenie ich w odpowiednich kanałach. •Zawartość kanałów następnie jest odwzorowywana w postaci widma energetycznego. Kreacja pary elektron-pozyton •Zjawisko kreacji par może mieć miejsce, jeżeli energia kwantu gamma jest większa od sumy energii spoczynkowych elektronu i pozytonu, a więc 1,022 MeV. Nadmiar energii kwantu gamma jest przekazywany powstałej parze i jest równy sumie ich energii kinetycznych T. •Warunkiem koniecznym kreacji par elektron-pozyton jest obecność jednej cząstki (elektronu lub jądra), która odbierając pewną część pędu fotonu, zapewnia spełnienie zasad zachowania pędu i energii. CEZ •Czas połowicznego rozpadu τ = 30,23 lat •Rozpad beta minus prowadzi do powstania w 92% wzbudzonych jąder baru (Ba-137), które przechodząc do stanu podstawowego emitują kwant gamma o energii 0,66 MeV •Rozpuszczalny w wodzie, trujący w ponad minutowych dawkach •Do środowiska dostał się poprzez testy broni jądrowej a także podczas wybuchu broni jądrowej w Czarnobylu Zastosowanie: •Radiacyjne usuwanie mikroorganizmów i drobnoustrojów z pożywienia KOBALT •Czas połowicznego rozpadu τ = 5,27 lat •Rozpad beta minus prowadzi do powstania wzbudzonych jąder niklu (Ni-60), które przechodząc do stanu podstawowego emitują kwanty gamma o energii 1,33 MeV i 1,17 MeV Zastosowanie: •Sterylizacja sprzętu medycznego •Źródło promieniotwórcze w radiografii medycznej •Źródło promieniotwórcze w radiografii przemysłowej SÓD •Czas połowicznego rozpadu τ = 2,6 lat •Rozpad beta plus prowadzi do powstania wzbudzonych jąder neonu (Ne-22), które przechodząc do stanu podstawowego emitują kwanty gamma o energii 1,28 MeV Zastosowanie: •Pozytonowa tomografia komputerowa Autorzy: Małgorzata Janik, Edyta Kaczor Opiekun projektu: dr Piotr Kurek WIELKI ZDERZACZ HADRONÓW
