V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
1 vlevo nakreslen jen schématicky zjednodušeně.
Fotonásobič
je speciální vakuová elektronka, níž jsou elektrony generovány fotoemisí fotokatody. temný proud: elektrický proud protékající fotonásobičem, i
když fotokatoda není ozářena. scintibloku.2008 12:15:06]
.Vedle lineárního uspořádání dynod používá kompaktní kruhové uspořádání dynod (do
válcové plochy). Pro měření
větších objemů vzorků používají velkoobjemové studnové scintilační detektory průměru cca 18cm výšce asi 12cm
s objemem měřícího studnového prostoru cca 250ml. vnější magnetické pole by
mohlo ovlivňovat pohyb elektronů fotonásobiči měnit tak jeho zesílení). Ke
zhoršování energetického rozlišení přispívají statistické fluktuace kvantové účinnosti temného proudu, které
se superponují užitečným signálem rozmazávají amplitudu výstupních impulsů.
Slabý tok elektronů fotokatody dále zesilovám sekundární emisí elektronů dynodách. něm
podílí termoemise prvních dynod; násobícím efektem ostatních dynodách pak zesílen. Jednoúčelové scintilační sondy bývají pevně sestaveny tzv.htm (23 54) [15. Pro napájení dynod fotonásobiče používá buď
vysokonapěťový zdroj napětí cca 1000V) odporový dělič, nebo diodový kaskádní násobič. cesia antimonu Sb-Cs (SbCs3) nebo
multialkalický materiál, dále Ag-O-Cs. Fotokatoda tvořena velmi tenkou vrstvičkou (tloušťky cca 10-7cm)
napařenou vnitřní straně vstupního okénka, pracuje transmisním režimu (na rozdíl fotokatody fotonky,
která pracuje emisním režimu).RNDr. Statistické fluktuace
temného proudu vyvolávají detekované šumové impulsy.
*) Upozornění: Světlotěsnost scintilačního detektoru zcela zásadní podmínkou jeho funkce. Pro obecnou detekci spektrometrii záření γ
se používají planární scintilační krystaly válcového tvaru průměru kolem 2-7cm výšky cca 2-8cm. Čerenkovova záření, viz níže), žádoucí vstupní okénko fotonásobiče zhotovit z
křemenného skla.4. předzesilovačem, jsou
umístěny světlotěsném pouzdře*); tento celek tvoří tzv. Pro detekci měkkého
γ záření pak tenké krystaly tloušťky 1-5mm tenkým aluminiovým nebo beryliovým vstupním okénkem. Dynody mají skutečnosti zakřivený tvar, jejich povrchu
je nanesena tenká vrstvička kovu nízkou výstupní prací elektronu (nejčastěji Sb) tím vysokým
součinitelem sekundární emise, podobně jako materiál fotokatody. scintilační sondu scintilační detekční jednotku,
zkráceně nazývanou scintilační detektor.2. Prostor mezi výstupním okénkem scintilátoru a
fotokatodou proto vyplněn světlovodným materiálem, nejčastěji nanáší silikonová vazelina indexem lomu
přibližně stejným jako skla), zajišťujícím dobrý optický kontakt fotokatody krystalem. Materiálem fotokatody jsou látky nízkou výstupní prací elektronů pro
fotoefekt, nejčastěji jsou antimonidy alkalických prvků, např.
Vedle planárních scintilátorů válcového tvaru pro obecné použití vyrábějí studnové nebo příčně vrtané
scintilační krystaly pro měření vzorků zkumavkách (viz níže §2.
Při prostém přiložení scintilačního krystalu fotonásobiči docházelo ztrátám scintilačních fotonů totální reflexí
ve vzduchové vrstvě mezi oběma skly, krystalu fotonásobiče. Temný proud fotonásobiče teplotně závislý,
chlazením fotokatody nebo celého fotonásobiče jej podstatně snížíme. kvantová účinnost
fotokatody udávající procentuálně poměr počtu emitovaných elektronů počtu dopadajících fotonů světla. Fotonásobič tvořen
skleněnou baňkou opatřenou jednom konci vstupním okénkem, uvnitř obsahuje řadu elektrod spojených vývody
na patici druhém konci fotonásobiče. Mezi fotokatodou první dynodou někdy umístěna mřížka (diafragma), jejíž kladné napětí
urychluje emitované elektrony směruje dynodu.
Scintilační sonda
Scintilační krystal fotonásobič paticí odporovým děličem pro napájení dynod, popř. Temný proud způsoben termoemisí elektronů fotokatody, příp. případě, část spektra zasahuje ultrafialové
oblasti (tak tomu např. detektorů pro obecné použití toto pouzdro zpravidla snadno
rozebíratelné, aby krystal fotonásobič bylo možno vyměnit sestavit tak scintilační sondu požadovaných vlastností
pro jednotlivé aplikace.4 "Scintigrafie". Pro optimální detekci žádoucí, aby luminiscenční spektrum scintilátoru
dostatečně překrývalo maximem spektrální citlivosti fotokatody. Tato
účinnost závisí jednak materiálu fotokatody, dále též výrazně vlnové délce světla (energii fotonů) -
spektrální citlivost fotokatody. Byly vivinuty fotokatody polovodičových materiálů typu vhodnou
pásovou strukturou, jejichž povrch vykazuje negativní elektronovou afinitu, takže elektrony excitované světlem
do vodivostního pásu velmi snadno pronikají ven vakua.10. Pokud jsou fotonásobič
a scintilátor dále sebe, jsou spojeny světlovodičem, speciálních případech používají světlovodná optická vlákna. novějších typů fotonásobičů mají
dynody lamelové provedení nad sebou nebo vedle sebe, mezerami mezi lamelami procházejí vyražené elektrony na
další dynodu. Důležitým parametrem tzv. Scintilační sonda nesmí být na
světle rozebrána při připojeném vysokém napětí fotonásobiči, neboť vysoký světelný tok vyvolal tak silný proud elektronů
na dynodách, mohlo dojít jejich nevratnému poškození zničení fotonásobiče!
Zcela speciálním složitým scintilačním detektorem scintilační kamera obsahující tenký velkoplošný scintilační
krystal opatřený mnoha fotonásobiči viz kap. Jedním z
úkolů kovového pouzdra scintilační sondy magnetické stínění fotonásobiče (příp. Pro různé detekční spektrometrické účely se
konstruují často velmi složité systémy mnoha scintilačních detektorů nejrůznějších geometrických uspořádáních,
http://astronuklfyzika.7 "Měření radioaktivity vzorků"). Dalším problémem, ovlivňujícím
energetickou rozlišovací schopnost celého detekčního systému, nehomogenita sběru fotoelektronů; zvláště
z okrajových částí fotokatody snížená účinnost sběru fotoelektronů první dynodu násobícího systému.
Jedním nepříznivých jevů fotonásobičů tzv. Fotonásobič na
obr.cz/DetekceSpektrometrie. Vojtěch Ullmann: Detekce aplikace ionizujícího záření
reflexní vrstvou, která odráží světelné fotony fotokatodu fotonásobiče
