1 / 23

Сцинтилляционные счетчики

Сцинтилляционные счетчики. Схема опыта Резерфорда по рассеянию α-частиц . K – свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э – экран, покрытый сернистым цинком, Ф – золотая фольга, M – микроскоп. Неорганические сцинтилляторы.  - эффективность сцинтилляции

hamilton-tanner
Download Presentation

Сцинтилляционные счетчики

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Сцинтилляционные счетчики Схема опыта Резерфорда по рассеянию α-частиц. K – свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э – экран, покрытый сернистым цинком, Ф – золотая фольга, M – микроскоп. Игорь Алексеев, ИТЭФ

  2. Неорганические сцинтилляторы  - эффективность сцинтилляции  - эффективность преобразования энергии S - эффективность переноса к сцинтиллирующему центру Q - квантовый выход сцинтиллятора Есть несколько компонент с различными временами высвечивания. Игорь Алексеев, ИТЭФ

  3. Характеристики неорганических сцинтилляторов Игорь Алексеев, ИТЭФ

  4. Обозначения • – плотность MP – температура плавления X0 – радиационная длина RM – радиус Мольера (90% энергии внутри цилиндра с радиусом RMи 99% внутри цилиндра с радиусом 3.5RM) dE/dx – потери на ионизацию для m.i.p I – длина затухания decay – время высвечивания max – максимальная длина волны n – коэффициент преломления d<LY>/dT – зависимость световыхода от температуры Игорь Алексеев, ИТЭФ

  5. NaI(Tl), Bi4Ge3O12 Bicron: http://www.detectors.saint-gobain.com Игорь Алексеев, ИТЭФ

  6. Особенности неорганических сцинтилляторов • Применение: электромагнитные калориметры, регистрация гамма-квантов. • Относительно дорогие кристаллы • Радиационная стойкость ~ 100 кГрей/год (1 Грей = 1Дж/кг = 100 рад) • До 40000 фотонов на МэВ • Высокие Z и  Игорь Алексеев, ИТЭФ

  7. Жидкие благородные газы LAr, LXe, LKr Несколько компонент высвечивания с временами от нескольких наносекунд до микросекунды Применение: поиски темной материи и другие низкофоновые эксперименты Игорь Алексеев, ИТЭФ

  8. Органические сцинтилляторы Трехкомпонентная схема Игорь Алексеев, ИТЭФ

  9. Смещение спектра Игорь Алексеев, ИТЭФ

  10. Свойства органических сцинтилляторов • ~ 10000 фотонов на МэВ • ~ 1 г/см3 • Небольшое Z • Относительно дешевый • Короткое время высвечивания (нс) • Радиационная стойкость ~ 10 кГрей/год • Применение: триггерные и время-пролетные счетчики (антисчетчики), гетерогенные (сэмплинг) калориметры, трековые приборы на сцинтилляционных волокнах Игорь Алексеев, ИТЭФ

  11. Сбор света адиабатически “рыбий хвост” Теорема Лиувилля: фазовый объем сохраняется. Свет, излученный вначале хаотически в произвольных направлениях, нельзя собрать на меньшую площадь без потерь. Дополнительное “сдвигание частоты”: WLS=wave length shifting WLS Зеленый свет Воздушный зазор для полного внутр. отражения фотодетектор синий (вторичный) Например, WLS брусок над сцинтиллятором ультрафиолет (первичный) сцинтиллятор Игорь Алексеев, ИТЭФ

  12. cladding (PMMA) n=1.49 m 25 m core polystyrene n=1.59 fluorinated outer cladding n=1.42 m 25 m Сцинтиллирующие волокна Можно сделать два слоя: Длина поглощения может быть >10 м Игорь Алексеев, ИТЭФ

  13. Треки в сцинтилляционных волокнах 60мкм Игорь Алексеев, ИТЭФ

  14. Основные типы: 1. Вакуумные 2. Гибридные 3. Полупроводниковые 4. Газовые Photoemission threshold Wph of various materials Ultra Violet (UV) Visible Infra Red(IR) GaAs TMAE,CsI Bialkali Multialkali TEA 12.3 4.9 3.1 2.24 1.76 1.45 E [eV] 100 250 400 550 700 850 l [nm] Фотодетекторы Везде используется фотоэффект Игорь Алексеев, ИТЭФ

  15. photon e- Фотоэлектронные умножители (ФЭУ) Фотоэффект на фотокатоде Излучение вторичных e- на динодах Большое усиление – типично, 105 - 106 • Быстрый сигнал: • время распространения – 15–30 нс • фронт – 1-3 нс • разброс времени – 0.3 – 2 нс ФЭУ очень чувствительны к магнитным полям (иногда даже к полю Земли 30-60 mkT) → нужна экранировка Игорь Алексеев, ИТЭФ

  16. Квантовая эффективность фотокатодов Игорь Алексеев, ИТЭФ

  17. Входные окна Игорь Алексеев, ИТЭФ

  18. Работа ФЭУ Усиление: M=AVkN • k ~ 0.7-0.8 • N – число динодов • Емкости на последних динодах • Отдельное питание (подпитка) последних динодов при больших загрузках • ФЭУ имеют большой разброс усиления • Можно заметно улучшить характеристики индивидуальным подбором напряжений для первых и последних динодов и фокусирующих электродов Игорь Алексеев, ИТЭФ

  19. Hamamatsu R9779 http://www.hamamatsu.com

  20. Hamamatsu R9779

  21. “Continuous” dynode chain (Hamamatsu) Pb-glass Pore : 2 mm Pitch: 3 mm (Burle Industries) Микроканальные пластины Выглядит как 2D ФЭУ: + усиление до 5·104; + быстрый сигнал (время прохождения ~50 псек); + менее чувствительны к магнитным полям (0.1 T); - ограниченное время эксплуатации из-за старения (0.5 C/cm2); - ограниченные загрузки (mA/см2); Игорь Алексеев, ИТЭФ

  22. Гибридные фотодиоды (HPD) Убираем из ФЭУ диноды, заменяем металлический анод на кремниевый детектор Фотокатод как в ФЭУ, потом разгон в поле DV~10-20 kV, получаем усиление Коэффициент Фанодлякремния F=0.12 ≈25 20% электронов отражаются от поверхности Si обратно и высаживают только часть своей энергии. Получается непрерывный фон слева от пика Игорь Алексеев, ИТЭФ

  23. Задача Как с помощью установки, показанной на рисунке измерить усиление ФЭУ? Светонепроницаемый ящик Генератор ФЭУ QDC компьютер ворота светодиод Питание Следующая тема –полупроводниковые детекторы Игорь Алексеев, ИТЭФ

More Related