Сцинтилляция: что это, метод. Сцинтилляционный детектор: принцип действия

Сцинтилляторы – это вещества, проявляющие эффект сцинтилляции. Рассмотрим подробнее, что они собой представляют, где используются. 

Сцинтилляция и сцинтиллятор

Сцинтилляторами называют химические вещества, проявляющие слабый эффект люминесценции – испускают едва видимый свет вследствие воздействия ионизирующих элементарных частиц: α-, β-, γ-, рентгеновских лучей, свободных электронов. Обычно они испускают приблизительно пропорциональное количеству поглощаемой энергии число фотонов.

 Сцинтилляция – эффект непродолжительной люминесценции длительностью от нано- до микросекунд. Возникает при взаимодействии среды-сцинтиллятора с ионизирующим излучением. Широко применяется при изготовлении детекторов для обнаружения элементарных частиц.

Сцинтилляторы бывают:

• Органическими – вещества с кристаллической структурой, это полимеры, например, нафталин, антрацен и некоторые пластики.
• Неорганическими – также кристаллы: ZnS, CsI, стекло.

К жидким относятся специфические вещества вроде NE213. Пластические и жидкостные сцинтилляторы бывают растворами флуоресцирующей органики.

Из-за мизерного объёма флуоресцирующего вещества видимый свет передаёт возбуждение молекулам растворителя, а через них – молекулам флуоресцирующего вещества. Встречаются газообразные сцинтилляторы – инертные газы, азот.

Сцинтилляционный счетчик или детектор: принцип действия

Сцинтилляция широко применяется для построения счётчиков ядерных излучения: альфа-, бета-, гамма- и рентгеновских лучей, электронов и протонов. В сцинтилляционном детекторе или датчике (СД) испущенный при сцинтилляции свет концентрируется на фоточувствительном элементе – фотоприёмнике. Взаимодействие элементарной частицы с фотоприёмником превращается в импульс электрического тока. Последний многократно усиливается и регистрируется.

Первый такой детектор – спинтарископ – был экраном, на который напылили слой ZnS. Заряженные элементарные частицы, которые с ним контактировали, вызывали вспышки в месте соприкосновения. Их фиксировали посредством микроскопа. Такое устройство позволило Гейгеру с Марсденом открыть атомное ядро. С 1940-х годов вспышки начали регистрировать фотоэлектронные множители, затем – фоточувствительные диоды.

Кроме фиксации самого ионизирующего излучения сцинтилляционные датчики измеряют спектры гамма-излучений. Для получения сведений об α-частицах нужен CsI. Он же применяется для работы с высокоэнергетическими элементарными частицами.

Метод осциллирующей струи

Это способ определения динамически изменяемого поверхностного натяжения растворов. Жидкость подаётся через отверстие эллиптической формы, на её поверхности появляются волны. Их длина с амплитудой определяют скорость передвижения струи и поверхностное натяжение раствора.