|
O ’zbekiston respublikasi oliy ta’lim, fan va innovatsiyalar vazirligi termiz davlat universiteti fizika – matematika fakulteti Fizika ta’lim yo’nalishi 3-bosqich 220 (302)
|
| bet | 8/10 | | Sana | 07.12.2023 | | Hajmi | 1.39 Mb. | | #112980 |
Bog'liq To\'raqulov Ikrom (2) Mavzu 27-dars. Amaliy dasturlar va ulardan turli sohalarda foyd, pMamW9lYATO8EpHNe2oYN5blxjmBct6hU18EO2wQ, Islom nurli ma`rifat dini reja, Договор №1229428 электронный магазин, Булимдаги мавжуд дори 16, ARSLON, Usmonov.O.Z, ONA TILI MATEMATIKA TAYYOR — копия (4) — копия — копия, ONA TILI MATEMATIKA TAYYOR — копия (5) — копия — копия, Sobirova Dilobar 1, XURRAMOV B. KURS ISHI 2023(2), 301-302-303 - KURS ISHI, Mavzu Zahira logistikasi Reja-fayllar.org, 10-sinf 4 nazorat ishi2.2. Gamma-spektrometriya [32-37].
Zarrachalarni qayd qilishning sintillyatsion usuli – qayd qilishining eng oldingi usullaridan biri. 1919 – yildayoq E. Rezerford yordamchilari bilan birgalikda zarralarning yadroda sochilishi bo’yicha o’tkazgan tajribasida ZnS(Ag) dagi yorug’lik chaqnashini vizual kuzatish orqali -zarralarni qayd qilgan edi. Shunday bo’lsada zarrachalarni qayd qilishning keng rivojlangan metodiga 20-asrning 40-yillari oxirida, kuchsiz yorug’lik chaqnashini qayd qilish imkonini beruvchi asboblar – fotoelektron ko’paytirgichlar kashf qilingandan so’nggina erishildi.
O’zining yuqori effektivligi tufayli sintillyatsion detektorlar va spektrometrlar yadro fizikasi, biologiya, geologiya, tibbiyot va texnikaning boshqa tarmoqlarida keng miqyosda qo’llaniladi.
Sintillyatsion detektorning asosiy elementlariga sintillyator, fotoelektron ko’paytirgich (FEK), sintillyator va FEK ni biriktirish uchun optik sistemalar kiradi.
Sintillyator moddasi bilan ta’sirlashish vaqtida zaryadli zarralar o’z energiyasini muhit atomlarini uyg’otishga va ionlashtirishga sarflaydi. Gamma nurlanish va zaryadli zaryadli zarralar sintillyatorda yorug’lik chaqnashlarini – sintillyatsiyalarni yuzaga keltiradi. Sintillyatsiyada hosil bo’luvchi fotonlar soni sintillyator o’lchamlari va xususiytlariga qanday bog’liq bo’lsa, zarralarning turi va ular tomonidan sintillyatorga beriluvchi energiyaga ham shunday bog’liq.
Sintillyatsiyalarni qayd qilish uchun FEK lardan foydalaniladi. FEK yorug’lik chaqnashlarini kuchlanishning elektr impulslariga qayta o’zgartirib beradi va bu impulslar oxiri o’lchash blokiga kelib tushadi.
Barcha sintillyatsion moddalarni 3 ta sinfga ajratish mumkin: organik birikmalar, noorganik birikalar va gazlar asosidagi.
Organik birikmalar ichida hammasidan ko’proq aromatik birikmalarning suyuq va qattiq aralashmalari yoki antrasen, stilben, talan va boshqalarning monokristallari qo’llaniladi. Noorganik kristallar ichida eng ko’p tarqalgan
sintillyatorlar talliy bilan aktivlashtirilgan ishqoriy metallarning yodidlari va kumush bilan aktivlashtirilgan rux sulfid: NaJ(Tl), CsJ(Tl), ZnS(Ag). Toza, aktivlashtirilmagan kristallar xona temperaturasida sintillyatsiyalanish xususiyatiga ega bo’lmaydi. Sintillyatsiya hosil qilishda qo’llaniladigan noorganik kristallar (NaJ(Tl), CsJ(Tl), LiJ(Sn), LiJ(Tl), ZnS(Ag)) katta yorug’lik chiqishi va yoritish vaqti bilan xarakterlanadi (10-4 – 10-7 s tartibida). Organik kristallar (stilben, antrasen va boshqalar) noorganiklarga nisbatan nafaqat kichik yorug’lik chiqishi bilan, balki kichik yoritish vaqti bilan ham xarakterlanadi (10-8 – 10-9 s tartibida). Sintillyatsiya hosil qiluvchi organik aralashmalar ichida eng ko’p tarqalgani paroterfinil va ksinoldir (POPOP). 2.2-rasmda sintillyatsion detektorlarning ishlash prinsipi keltirilgan.
2.2-rasm. Sintillyatsion detektorning ishlash prinsipi:
1 – radioaktiv nurlanish; 2 – sintillyator; 3 – yorug’lik o’tkazgichi; 4 – FEK fotokatodi; 5 – fokuslovchi elektrodlar; 6 – dinodlar; 7 – fotoelektronlar; 8 – anod; 9 – FEK bo’luvchisi; 10 – yuklanish qarshiligi.
FEK ning ishlash vaqtida uning barcha elektrodlariga kuchlanish bo’lgichi yordamida ma’lum bir potensiallar farqi qo’yilgan bo’ladi. Yorug’lik kvantlari shaffof shisha ichidan o’tishida fotokatodning yorug’likka sezgir qatlamidan bir qancha elektronlarni urib chiqaradi. Turli burchaklar ostida va turli xil tezliklarda katod sirtiga chiquvchi fotoelektronlar vakumda elektr maydoni tomonidan tezlatiladi va fokuslovchi sistemalar yordamida ko’paytirgichning birinchi dinodiga to’planadi. Elektronlarning birinchi dinodga urilishi natijasida ikkilamchi elektronlar emissiyasi sodir bo’ladi. Birinchi dinoddan urib chiqarilgan elektronlar keyingi elektrodlar orasida yangidan tezlashtiriladi va ikkinchi dinodga kelib tushishi bilan o’z navbatida bu dinoddan ikkilamchi elektron emissiyani vujudga keltiradi va h.k. (2.2 rasmga qar.).
Fotokatod intensiv yorug’lik oqimi bilan yoritilganda qizib ketishining oldini olish uchun fotoko’paytirgichlar yorug’likdan himoyalovchi qatlamga joylashtirilgan bo’ladi. Ammo, FEK fotokatodiga yorug’lik oqimi tushmayotgan bo’lsa ham, FEK chiqishida qorong’u tok deb ataluvchi tok kuzatiladi. Buning sababi – fotokatod va birinchi dinodlar yuzasidan termoelektron emissiya, avtoelektron sovuq emissiya, FEK materialining radioaktivligi va boshqalar.
Sintillyatsion detektorlarning afzalligigi shundaki, bilvosita ionizatsiyalovchi nurlanishlar uchun ( -nurlanish, rentgen nurlanishi) ularning effektivligi sintillyatorlar katta Z ga egaligi evaziga gaz razryadli xisoblagichlarning qayd qilish effektivliklaridan bir necha tartibda yuqori turadi. Uning qiymati -nurlanish holida unchalik katta bo’lmagan o’lchamlardagi NaI(Tl) kristallari uchun taxminan 17% tashkil qiladi.
Detektorlarga qo’yiladigan asosiy talablardan biri ruxsat vaqtining (u detektor qayd qila oladigan, ikkita ketma-ket zarralar orasidagi minimal vaqt intervalini aniqlaydi – vaqt bo’yicha ajratish qobiliyati) kichik bo’lishi zarurligidir. Sintillyatsion detektorda chaqnash vaqti nisbatan yuqori, mikrosekundning o’nlab va undan yuqoriroq ulushlarini tashkil qiladi va shu sababli noorganik kristallardan foydalanilganda fotoko’paytirgichning vaqt xarakteristikalari amalda hech qanday ahamiyat kasb etmaydi, hamda to’liq sintillyatsion detektorning vaqt xarakteristikalari kristallning chaqnash vaqti tomonidan belgilanadi. Chaqnash vaqti juda kichik bo’lgan (ns) organik sintillyatorlar bilan ish ko’rilganda esa (asosan suyuq va qattiq aralashmalar bilan) fotoko’paytirgichning ruxsat berish vaqti sintillyatorning chaqnash vaqti bilan taqqoslanarli bo’lishi mumkin va detektorning vaqt bo’yicha ruxsat berish qobiliyatini xisoblashda bu xisobga olingan bo’lishi kerak.
Qayd qilish kerakki, detektorga kelib tushuvchi -kvantlarning soni oshishi bilan (yuklab olish) FEK ning oxirgi dinodi elektronlarning ikkilamchi emissiyasi tomonidan yuzaga keltririlgan potensiali tushuvini tiklashga ulgurmaydi va bu holda FEK ishlashdan to’xtaydi. Detektorning yuklab olish xususiyatini oshirishga FEK bo’luvchisi orqali o’tuvchi tokni ko’paytirish bilan erishish mumkin. 2.3-rasmda hisoblash xarakteristikasi, ya’ni detektorning chiqishidagi impulslarning hisoblanish tezligi – n ning FEK taminotining kuchlanishi – U ga bog’liqligi keltirilgan.
2.3-rasm. Sintillyatsion detektorning hisoblash xarakteristikasi.
2.3-rasmdan ko’rinadiki, ta’minot kuchlanishi U ortishi bilan n ning qiymati dastlab ortadi, keyinchalik esa doimiy bo’lib qoladi. Bu shunday tushuntiriladi, ya’ni U ning kichik qiymatlarida FEK ning kuchaytirish keffitsienti M ham kichik bo’ladi. Natijada FEK chiqishidagi impulslar amplitudasi kattalik jihatidan hisobga olinmas darajada va qayd qiluvchi qurilmaning ostona sezgirligidan kichik bo’lishi mumkin va bunday holda impulslar qayd qilinmaydi. Kuchlanish U ortishi bilan kuchaytirish koeffitsienti kattalashadi va impulslar amplitudasi shu qadar oshadiki, bunda u qayd qiluvchi qurilmaning ostona sezgirligidan oshishi mumkin bo’ladi. 2.3-rasmda belgilangan n kattalik ta’minot kuchlanishi U ga kuchsiz bog’liq bo’ladigan soha ta’minot kuchlanishini tanlab olish uchun ishlatiladi; odatda ishchi kuchlanish Uish platoning o’rtasidan tanlanadi.
2.1-jadval
Ba’zi sintillyatorlarning xarakteristikalari*)
Turi
|
Tipi
|
|
maks
|
ns
|
ns
|
ns
|
|
Plastik
|
NE 104 NE 111
|
0.68
0.55
|
406
375
|
1.9
1.7
|
0.35
|
12.5
|
0.12
|
Оrg. krist.
|
Antrasen
Stilben
|
1
0.5
|
447
410
|
30
4.5
|
|
33
|
0.11
|
Noorg.krist.
|
NaI(Tl)
|
2.3
|
413
|
230
|
6
|
2200
|
0.19
|
*) – konversion effektivlik (antrasenga nisbatan), va – asosiy va passiv tashkil etuvchilarning chaqnash vaqtlari, –chaqnashning o’sish vaqti, a – passiv tashkil etuvchilarning nisbiy amplitudasi
Qayd qilish lozimki, -spektrometriyada foydalaniluvchi sintillyatsion detektorlar orsida NaI(Tl) kristalli detektorlar liderlik qiluvchi o’rinni egallaydi. Ular ancha vaqtgacha energetik ajratish qobiliyati bo’yicha eng yaxshi (10%) deb hisoblangan. Ularning o’lchamlari bir necha m3 gacha yetishi mumkin va shunga mos yuqori effektivlikka ega va asosiysi – nisbatan arzon.
2.2-jadval
Ba’zi fotoko’paytirgichlarning xarakteristikalari*)
Turi
|
nm
|
mka/lm
|
D
mm
|
N
|
U
kV
|
KK
|
t3
ns
|
tf
ns
|
t0.1
ns
|
IT
|
Sm
|
ХР 1020
ХР 1021
|
350-600
350-600
|
65
65
|
42
42
|
12
12
|
2.5
2.5
|
108
108
|
28
28
|
1.6
1.6
|
5
5
|
5
5
|
100
50
|
ФЕУ-30
ФЕУ-36
|
350-600
300-600
|
60
40
|
50
40
|
14
13
|
3.0
2.5
|
109
108
|
38
34
|
2.5
2.2
|
8
6
|
2
1
|
-
-
|
*) va – spektral va integral sezgirlik, d – fotokatod diametri, n – dinodlar soni, U – ishchi kuchlanish, KK – kuchaytirish koeffitsienti, t3 – kechiksh vaqti tf – va t0.1 – front davomiyligi va 0.1sathdagi impuls davomiyligi, IT – qora tok, – koaksial chiqishning to’lqin qarshiligi
Spektrometriyada oxirgi o’n yillikda shuningdek quyidagi detektorlar ham foydalanilmoqda:
– germaniy vismutli (BGe) detektoralar. Ularning ajratish qobiliyati yomonroq, ammo effektiv atom raqami Z evaziga Kompton cho’qqisining bog’lanishi NaI(Tl) nikiga nisbatan ancha yaxshi;
– bromid lantanli (LaBr3(Co)) yangi avlod detektorlari shunday o’lchamli NaI(Tl) ga nisbatan ajratish qobiliyati bo’yicha 2 marta va to’liq yutilish cho’qqisidagi effektivlik bo’yicha 1.5 marta yuqori bo’lib (2.4-rasm), bunda vaqt xarakteristikalari ancha yuqoridir.
2.4-rasm. Gе (yuqorida), LаВr3 (o’rtada), NаI(Tl) (pastda) li detektorlar bilan o’lchangan spektrlarning o’xshatmasi
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
O ’zbekiston respublikasi oliy ta’lim, fan va innovatsiyalar vazirligi termiz davlat universiteti fizika – matematika fakulteti Fizika ta’lim yo’nalishi 3-bosqich 220 (302)
|
