Il rilevatore a scintillazione registra quali particelle. Scintillatori. Un rilevatore a scintillazione, che non è un dispositivo da valanga, presenta una serie di importanti vantaggi rispetto ai contatori Geiger

RILEVATORE DI SCINTILLAZIONE

RILEVATORE DI SCINTILLAZIONE

Tavolo 2.- Caratteristiche degli scintillatori organici

Nel biologico Negli scintillatori l'emissione di fotoni è associata a transizioni elettroniche di molecole eccitate. Biologico gli scintillatori sono caratterizzati da una bassa efficienza Z~6, una densità relativamente bassa p e una breve durata dell'illuminazione t (Tabella 2). Quest'ultimo li rende convenienti per le misurazioni del tempo. Naib. l'emissione luminosa si ottiene con l'antracene, il cui valore rispetto ad altri composti organici. gli scintillatori sono spesso presi come 1.

Basato sulla plastica. e vengono creati scintillatori liquidi, scintillatori di ampia superficie e volume e della forma richiesta. Di norma, sono costituiti da 2-3 componenti: plastica trasparente (polistirolo, poliviniltoluene, metilmetacrilato) o organica. solventi (l'emissione luminosa più elevata è per xilene e toluene) e un additivo o attivatore scintillante ( P-terfenile, 2,5-difenilossazolo, tetrafenilbutadiene, stilbene, naftalene, bifenile) con una concentrazione di 1-10 g/l; a volte aggiungono il cosiddetto. spettro (5-fenil-2, ossazolil benzene - POPOP) con una concentrazione di 0,01-0,5 g/l per adattare lo spettro del flash luminoso alla sensibilità spettrale del fotocatodo.

L'attivatore e il solvente sono selezionati in modo che il primo livello eccitato del solvente sia superiore al primo livello dell'attivatore. Quindi è possibile trasferire l'energia di eccitazione dalle molecole del solvente alle molecole dell'attivatore. All'aumentare della concentrazione dell'attivatore, l'emissione luminosa aumenta prima, quindi, dopo aver attraversato un massimo, inizia a diminuire, il che è associato ad un aumento della probabilità di autoassorbimento della luce da parte delle molecole dell'attivatore. In liquido e plastica. Agli scintillatori possono essere aggiunte (diverse %) altre sostanze, per esempio. radioatti oggetto di studio. o quando si registrano i neutroni termici Li, B, Gd, Cd.

Emissione luminosa organica gli scintillatori sono diversi per le particelle leggere e pesanti alle energie< 10 МэВ, a/b0,1. Сцинтилляционный импульс в органич. сцинтилляторах обычно содержит 2 компоненты: быструю (t~10 с) и медленную (t~10 -7 -10 -5 с). Относит. интенсивности компонент зависят от природы частиц, что приводит к различию в форме импульса для тяжёлых и лёгких частиц (рис. 5). На этом различии основан метод регистрации быстрых нейтронов по протонам отдачи на фоне потока g-квантов.

Riso. 5. Forma dell'impulso in scintillatori organici per elettroni, protoni e particelle α.

Dipendenza dell'emissione luminosa dal battito. le perdite di energia sono descritte dalla formula di Birks:

Dove UN E IN - permanente.

Calibrazione del D.S. su base organica. gli scintillatori vengono effettuati nella regione a bassa energia utilizzando sorgenti elettroni di conversione e fonti g, e nella regione ad alta energia - con l'aiuto di decomp. processi associati alle particelle relativistiche (decadimento dell'arresto muoni, passaggio di particelle relativistiche definito. distanza lineare, ecc.).

L'elevata trasparenza degli scintillatori liquidi consente di creare sulla base SD di diverse dimensioni. metri e pesare fino a diversi. centinaia di tonnellate, ad es. nella registrazione di esperimenti. In questo caso viene spesso utilizzato uno scintillatore a base di acquaragia (kerosene purificato). La sua trasparenza S= 20 m. I più grandi dati scientifici sotterranei sono stati creati sulla base dell'acqua ragia minerale per lo studio completo dell'esplorazione spaziale. raggi e astrofisica dei neutrini: il Baksan Scintillation Telescope (330 tonnellate), un SD sotterraneo da 105 tonnellate, situato in una stanza sotterranea vicino alla città di Artyomovsk; S.D. italo-russo nel tunnel sotto il Monte Bianco (90 tonnellate).

Scintillatori di gas- gas inerti e loro miscele in forma gassosa, liquida e stati solidi. I centri di luminescenza sono eccitati. I gas inerti sono caratterizzati da tempi di luminescenza brevi (t~10 -8 -10 -9 s) ed elevata emissione luminosa, quindi l'emissione luminosa di Xe è dello stesso ordine di quella di Nal(Tl). Di base La frazione di radiazione proveniente dai gas inerti si trova nella regione dell'ultravioletto del vuoto (l~200 nm), quindi la registrazione di tali fotoni richiede un fotomoltiplicatore con una finestra di ingresso al quarzo o un miscelatore di spettro (difenil-stilbene o quaterfenile) applicato alla finestra di ingresso. Di base l'uso del gas SD - registrazione di particelle a e frammenti di fissione (vedi. Fissione nucleare).

Altri tipi di S. d. Creature L'emissione luminosa dello scintillatore viene influenzata elettricamente. . Quando viene applicato un campo sufficientemente forte, le cariche si generano durante il passaggio. le particelle di elettroni possono acquisire energia sufficiente per eccitare e ionizzare gli atomi, il che alla fine porterà ad un aumento del numero di fotoni in un lampo di luce. Questo principio è alla base del contatore proporzionale a scintillazione. Il suo vantaggio è l'alta energia. risoluzione nella regione a bassa energia.

Utilizzando convertitore elettrone-otticoÈ possibile ottenere una fotografia di una traccia di particelle in uno scintillatore (fotocamera a luminescenza). Le fotocamere a scintillazione sono comuni, in combinazione con fotocamere elettro-ottiche. Il convertitore utilizza un sistema di fibre di scintillazione in due direzioni reciprocamente perpendicolari (vedi Rivelatore a scintillazione in fibra).

Illuminato.: Metodo della scintillazione in radiometria, M., 1961; Abramov A.I., Kazansky Yu.A., Matusevich E.S., Fondamenti di metodi sperimentali di fisica nucleare, 3a ed., M., 1985; Lyapidevsky V.K., Metodi per rilevare le radiazioni, M., 1987.

I. R. Barabanov.

Enciclopedia fisica. In 5 volumi. - M.: Enciclopedia sovietica. Redattore capo A. M. Prokhorov. 1988. Grande dizionario enciclopedico

- (spettrometro a scintillazione), un dispositivo per la registrazione e la spettrometria delle particelle. L'azione si basa sulla registrazione dei lampi luminosi (scintillazioni) che si verificano quando la radiazione ionizzante passa attraverso uno scintillatore. * * * SCINTILLANTE… … Dizionario enciclopedico

rilevatore di scintillazione- blyksnių detektorius statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: engl. rilevatore a scintillazione vok. Szintillationsdetektor, m rus. rivelatore a scintillazione, m; rilevatore a scintillazione, m pranc. rilevatore di scintillazioni, m... Radioelectronikos terminų žodynas

rilevatore di scintillazione- blyksimasis detektorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jonizuojančiosios spinduliuotės detektorius, kurio jutiklis – scintiliatorius. atikmenys: ingl. rilevatore a scintillazione vok. Szintillationsdetektor, m;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

rilevatore di scintillazione- blyksimasis detektorius statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. rilevatore a scintillazione vok. Rilevatore di szintillazione, m; Szintillationszähler, m rus. scintillatore, m; rilevatore a scintillazione, m pranc. rilevatore di scintillazione, m … Fizikos terminų žodynas

- (spettrometro a scintillazione), un dispositivo per la registrazione e la spettrometria delle particelle. L'azione si basa sulla registrazione dei lampi luminosi (scintillazioni) che si verificano quando la radiazione ionizzante passa attraverso uno scintillatore... Scienze naturali. Dizionario enciclopedico

- (SDV) è un tipo di rivelatore a scintillazione, la cui caratteristica è un sistema regolare di fibre scintillatrici parallele. Parte della luce proveniente dal caricabatterie. le particelle vengono catturate dalla fibra grazie al completo interno riflessioni sul confine... ... Enciclopedia fisica

rilevatore di radiazioni ionizzanti a scintillazione equivalente all'aria- rivelatore equivalente all'aria Un rivelatore a scintillazione di radiazioni ionizzanti, il cui numero atomico efficace dei materiali è uguale o vicino al numero atomico efficace dell'aria (Zeff≈7.7). [GOST 23077 78] Argomenti: rilevatori... ...

rivelatore a scintillazione eterogenea di radiazioni ionizzanti- rivelatore eterogeneo Rivelatore a scintillazione di radiazioni ionizzanti, costituito da uno o più scintillatori e da un mezzo conduttore di luce. [GOST 23077 78] Argomenti: rilevatori di radiazioni ionizzanti Sinonimi: rilevatore eterogeneo EN... ... Guida del traduttore tecnico

rivelatore a scintillazione diffusa di radiazioni ionizzanti- rivelatore disperso Rivelatore a scintillazione eterogeneo di radiazioni ionizzanti, in cui la sostanza scintillante è dispersa in un mezzo trasparente. [GOST 23077 78] Argomenti: rilevatori di radiazioni ionizzanti Sinonimi: rilevatore disperso ... Guida del traduttore tecnico

Particelle la cui azione si basa sulla registrazione dei lampi luminosi nella regione visibile o UV che si verificano durante il passaggio delle cariche. particelle attraverso uno scintillatore. Viene chiamata la frazione di energia convertita in un lampo di luce dall'energia totale () persa dalla particella nello scintillatore. EFFICACIA DELLA CONVERSIONE. Lei è la principale parametro S. d. A volte invece dell'efficienza di conversione vengono utilizzati i battiti. emissione luminosa (emissione luminosa) - il numero di fotoni prodotti da una particella per unità di energia persa, o cfr. energia spesa per la formazione di un fotone, w f =w/ CON A.

Qui - cfr. energia dei fotoni del flash luminoso (3 eV).

Per massimo eff. valore dello scintillatore CON k raggiunge 0,1-0,3. L'efficienza di conversione dipende dal tipo di particella rilevata e dal suo valore di shock. perdite di energia. Per un dato scintillatore CON k può dipendere dalla temperatura T, la presenza di impurità e il rapporto di decomposizione. componente di uno scintillatore.

S. d. ha proprietà spettroscopiche. proprietà, cioè l'intensità del lampo di luce è proporzionale all'energia persa dalla particella in un'ampia regione energetica. Solo nella regione delle basse energie, dove il battito aumenta bruscamente. perdita di energia, l'emissione luminosa diminuisce e la proporzionalità viene interrotta.

I meccanismi per convertire l'energia delle particelle in un lampo di luce sono diversi per i diversi scintillatori. Nella maggior parte dei casi possono essere ridotti a una traccia. schema (semplificato): 1) ed eccitazione di atomi e molecole, formazione di radicali; 2) trasferimento dell'energia di eccitazione ai centri di luminescenza (radiativo, risonante, eccitonico, lacuna elettronica); 3) eccitazione ed evidenziazione dei centri di luminescenza. Le particelle neutre vengono registrate a causa del trasferimento di energia a quelle cariche: g-quanti - attraverso elettroni e positroni (vedi. radiazioni gamma), neutroni - tramite protoni di rinculo (con diffusione elastica) o tramite carica. particelle derivanti in reazioni nucleari neutroni con materia scintillante.

Riso. 1. Circuito rilevatore di scintillazione: Sc- scintillatore, guida luminosa, F - fotocatodo, D - dinodi, A - anodo.

Di base Elementi SD (Fig. 1) - uno scintillatore e un fotoregistratore ottico ad esso collegato, che converte l'energia di un lampo di luce in elettricità. impulso. Solitamente utilizzato come registratore di foto tubo fotomoltiplicatore(FUE). I fotoni luminosi che colpiscono il fotomoltiplicatore estraggono da esso gli elettroni, che vengono focalizzati sul primo dinodo e vengono moltiplicati dal sistema dinodico come risultato del processo emissione di elettroni secondari e vengono infine raccolti sull'anodo del fotomoltiplicatore, creando nel suo circuito un circuito elettrico. impulso.

Spettrometrico e le caratteristiche di ampiezza del fotomoltiplicatore sono determinate dal numero di elettroni che colpiscono il 1° dinodo del fotomoltiplicatore, che può essere calcolato utilizzando la formula N 1 = ab G /w F. Qui UN-frazione di fotoni che colpiscono il fotocatodo, resa quantica g del fotocatodo (per i migliori catodi multialcalini g = 0,15-0,2), B 0,5-0,8 - la proporzione di elettroni raccolti sul 1o dinodo. Massimo. ampiezza dell'impulso attraverso la resistenza nel circuito anodico del fotomoltiplicatore: UN massimo = N 1 Me/CON, Dove M-coef. Guadagno PMT, CON-capacità anodica; M può raggiungere un valore di ~10 8, il che rende possibile registrare eventi che fanno sì che solo 1 elettrone arrivi al 1° dinodo. A volte viene installato tra lo scintillatore e il PMT (per migliorare l'uniformità della raccolta della luce, allontanamento del PMT dall'area del campo magnetico elettrico, ecc.).

Oltre al fotomoltiplicatore è possibile utilizzare come fotoregistratore il vuoto (in modalità integrata) o il semiconduttore fotocellule Nei primi esperimenti, durante la registrazione di particelle a utilizzando ZnS, i lampi di luce venivano registrati direttamente dall'occhio.

Per una registrazione ottimale di un lampo di luce, è necessario tener conto del suo spettro e della sensibilità spettrale del fotocatodo

Dobbiamo essere vicini e lo scintillatore deve essere trasparente. La trasparenza di uno scintillatore è caratterizzata da una distanza alla quale l'intensità della sua radiazione luminosa diminuisce a causa dell'assorbimento e una volta. Per aumentare il numero di fotoni incidenti sul fotocatodo PMT e migliorare l'uniformità di raccolta della luce in tutto il volume dello scintillatore, la superficie di quest'ultimo viene ricoperta da un riflettore (MgO, TiO 2, Teflon) oppure viene utilizzato uno scintillatore completamente interno . riflesso dei lucidatori. facce di cristallo.

L'intensità del lampo luminoso varia nel tempo a norma di legge Io=Io 0 esp(- T/t), dove t è il tempo durante il quale l'intensità diminuisce e tempi, chiamati tempo di illuminamento dello scintillatore; t determina le caratteristiche temporali della sorgente luminosa. Il tempo di illuminazione è determinato dai processi di conversione dell'energia di una particella in un lampo di luce e spesso è dovuto a diversi. si verificano diversi processi. componente con subacquei. T. Rapporto di intensità decom. La componente di emissione differisce per le particelle leggere (elettroni) e pesanti (protoni, particelle α, ecc.), soprattutto per le particelle organiche. scintillatori (vedi sotto), che porta alla decomposizione. la forma della quantità di moto di queste particelle. Ciò rende possibile separare particelle di diversa natura con la stessa ampiezza dell'impulso durante la registrazione in base alla forma dell'impulso.

La dipendenza dell'emissione luminosa dal tipo di particelle rilevate è caratterizzata dal rapporto a/b dell'emissione luminosa di una particella a e di un elettrone alle stesse energie. Il rapporto a/b è diverso per i diversi tipi di scintillatori e dipende dall'energia delle particelle.

S. d. sono usati come indipendenti. rilevatori e come componenti sistemi di rilevamento combinati nello studio della decomposizione processi con energie >= diverse. KeV.

Scintillatori inorganici- cristalli singoli con l'aggiunta di un attivatore. Hanno un'elevata efficienza Z, r e una durata di illuminazione t abbastanza lunga (Tabella 1).

Tavolo 1.- Caratteristiche degli scintillatori inorganici

Naib. I cristalli di ZnS(Ag) hanno un'emissione luminosa, ma esistono solo sotto forma di cristalli fini. polvere (non è possibile ottenere cristalli di grandi dimensioni), la cui trasparenza è propria. la radiazione è bassa. Uno dei migliori inorganici. lo scintillatore è NaI (Tl). Ha la più alta emissione luminosa dopo ZnS (Ag) ed è trasparente al suo stesso. radiazione. I singoli cristalli di NaI(Tl) possono essere coltivati ​​in grandi dimensioni (fino a 500 mm); Il loro svantaggio è l'igroscopicità, che richiede la sigillatura. Lo scintillatore CsI(Tl) ha un'emissione luminosa inferiore, ma non è igroscopico. Oltre a questi inorganici universalmente utilizzati Esistono numerosi altri scintillatori, il cui utilizzo è dettato dalle condizioni sperimentali: la presenza di alcuni. elementi con una sezione trasversale grande o, al contrario, piccola per catturare neutroni termici (vedi. Rivelatori di neutroni) e altri promettenti scintillatori basati su BaF 2 e Bi 4 Ge 3 O 12 (igroscopici, possono crescere in dimensioni fino a diverse decine di cm), cristalli non attivati ​​di alogenuri di metalli alcalini a. T-200° C. Ad esempio, i cristalli NaI hanno la stessa emissione luminosa di NaI (Tl) a T= 300 K, ma t è un ordine di grandezza inferiore. Il meccanismo di illuminazione è inorganico. gli scintillatori sono illustrati dal diagramma a bande dei cristalli ionici (Fig. 2). All'interno dell'energia proibita. zone (cfr Teoria delle zone) possono esserci livelli energetici discreti degli ioni attivatori (ad esempio, Tl per NaI), così come altre inevitabili impurità e difetti cristallini. grate. Durante la ricarica Le particelle elettroniche possono ricevere energia sufficiente per passare dalla banda di valenza alla banda degli eccitoni e alla banda di conduzione. Transizioni inverse degli elettroni alla banda di valenza con cattura intermedia a livelli discreti del bandgap portano all'emissione di segnali ottici. fotoni. Poiché la loro energia è inferiore al gap di banda e la densità dei livelli discreti è bassa, il cristallo risulta loro trasparente. L'emissione luminosa dipende dalla concentrazione dell'attivatore IN(Fig. 3). La diminuzione dell'emissione luminosa ad alte concentrazioni è associata ad un aumento della probabilità di assorbimento dei fotoni a livelli di attivatore. Il tempo di illuminazione t diminuisce da 0,35 a 0,22 μs all'aumentare della concentrazione dell'attivatore a 3 10 -3.

Riso. 2. Diagramma delle bande di un cristallo ionico.

Riso. 3. Dipendenza dall'emissione luminosa CON al cristallo di NaI sulla concentrazione di Tl.

Riso. 4. Spettro degli impulsi da NaI(Tl) per =661 KeV.

L'alta densità p e l'alto numero atomico Z determinano la base. applicazione di S. d. a base di inorganico. scintillatori per registrazione e radiazione g (Fig. 4). Spettro monocromatico La radiazione g è costituita dal cosiddetto. picco dell'assorbimento totale (assorbimento totale del quanto g) e distribuzione Compton (vedi. Effetto Compton), il cui rapporto dipende dalla dimensione del cristallo. Energia la risoluzione del picco di assorbimento totale consiste nelle fluttuazioni del numero di elettroni raccolti al 1° dinodo del fotomoltiplicatore, nella dispersione del fotomoltiplicatore, ecc. Proprio risoluzione del cristallo. Quest'ultimo è determinato, oltre all'irregolarità del processo di raccolta della luce, dalle fluttuazioni nel numero e nell'energia degli elettroni Compton e d durante la formazione del picco di assorbimento totale, dipende dalla dimensione del cristallo e ammonta a ~ diversi. %. La risoluzione totale dell'energia dei quanti g di 137 Cs (= 661 KeV) per i migliori cristalli è di circa il 7%. Al variare dell'energia registrata varia la risoluzione a norma di legge . La proporzionalità tra l'intensità del lampo di luce e l'energia “persa” quando si registrano elettroni e quanti y in NaI (Tl) si verifica a > 100 KeV. A energie più basse, l’emissione luminosa dipende dal battito in modo complesso. perdite di energia.

Tavolo 2.- Caratteristiche degli scintillatori organici

Nel biologico Negli scintillatori l'emissione di fotoni è associata a transizioni elettroniche di molecole eccitate. Biologico gli scintillatori sono caratterizzati da una bassa efficienza Z~6, una densità relativamente bassa p e una breve durata dell'illuminazione t (Tabella 2). Quest'ultimo li rende convenienti per le misurazioni del tempo. Naib. l'emissione luminosa si ottiene con l'antracene, il cui valore rispetto ad altri composti organici. gli scintillatori sono spesso presi come 1.

Basato sulla plastica. e vengono creati scintillatori liquidi, scintillatori di ampia superficie e volume e della forma richiesta. Di norma, sono costituiti da 2-3 componenti: plastica trasparente (polistirene, poliviniltoluene, metilmetacrilato) o organica. solventi (l'emissione luminosa più elevata è per xilene e toluene) e un additivo o attivatore scintillante ( P-terfenile, 2,5-difenilossazolo, tetrafenilbutadiene, stilbene, naftalene, bifenile) con una concentrazione di 1-10 g/l; a volte aggiungono il cosiddetto. miscelatore di spettro (5-fenil-2, ossazolil benzene - POPOP) con una concentrazione di 0,01-0,5 g/l per abbinare lo spettro del flash luminoso con la sensibilità spettrale del fotocatodo.

L'attivatore e il solvente sono selezionati in modo che il primo livello eccitato del solvente sia superiore al primo livello dell'attivatore. Quindi è possibile trasferire l'energia di eccitazione dalle molecole del solvente alle molecole dell'attivatore. All'aumentare della concentrazione dell'attivatore, l'emissione luminosa aumenta prima, quindi, dopo aver attraversato un massimo, inizia a diminuire, il che è associato ad un aumento della probabilità di autoassorbimento della luce da parte delle molecole dell'attivatore. In liquido e plastica. Agli scintillatori possono essere aggiunte (diverse %) altre sostanze, per esempio. radioatti oggetto di studio. isotopi o quando si registrano neutroni termici Li, B, Gd, Cd.

Emissione luminosa organica gli scintillatori sono diversi per le particelle leggere e pesanti alle energie< 10 МэВ, a/b0,1. Сцинтилляционный импульс в органич. сцинтилляторах обычно содержит 2 компоненты: быструю (t~10 с) и медленную (t~10 -7 -10 -5 с). Относит. интенсивности компонент зависят от природы частиц, что приводит к различию в форме импульса для тяжёлых и лёгких частиц (рис. 5). На этом различии основан метод регистрации быстрых нейтронов по протонам отдачи на фоне потока g-квантов.

Riso. 5. Forma dell'impulso in scintillatori organici per elettroni, protoni e particelle α.

Dipendenza dell'emissione luminosa dal battito. le perdite di energia sono descritte dalla formula di Birks:

Dove UN E IN- permanente.

Calibrazione del D.S. su base organica. gli scintillatori vengono eseguiti nella regione a bassa energia utilizzando sorgenti elettroni di conversione e fonti g, e nella regione ad alta energia - con l'aiuto di decomp. processi associati alle particelle relativistiche (decadimento dell'arresto muoni, si definisce il passaggio delle particelle relativistiche. distanza lineare, ecc.).

L'elevata trasparenza degli scintillatori liquidi consente di creare sulla base SD di diverse dimensioni. metri e pesare fino a diversi. centinaia di tonnellate, ad es. negli esperimenti per rilevare i neutrini. In questo caso viene spesso utilizzato uno scintillatore a base di acquaragia (cherosene purificato). La sua trasparenza S= 20 m. I più grandi dati scientifici sotterranei sono stati creati sulla base dell'acqua ragia minerale per lo studio completo dell'esplorazione spaziale. raggi e astrofisica dei neutrini: il Baksan Scintillation Telescope (330 tonnellate), un SD sotterraneo da 105 tonnellate, situato in una stanza sotterranea vicino alla città di Artyomovsk; S.D. italo-russo nel tunnel sotto il Monte Bianco (90 tonnellate).

Scintillatori di gas- gas inerti e loro miscele allo stato gassoso, liquido e solido. I centri di luminescenza sono molecole eccitate. I gas inerti sono caratterizzati da tempi di luminescenza brevi (t~10 -8 -10 -9 s) ed elevata emissione luminosa, quindi l'emissione luminosa di Xe è dello stesso ordine di quella di Nal(Tl). Di base La frazione di radiazione proveniente dai gas inerti si trova nella regione dell'ultravioletto del vuoto (l~200 nm), quindi la registrazione di tali fotoni richiede un fotomoltiplicatore con una finestra di ingresso al quarzo o un miscelatore di spettro (difenil-stilbene o quaterfenile) applicato alla finestra di ingresso. Di base l'uso del gas SD - registrazione di particelle a e frammenti di fissione (vedi. Fissione nucleare).

Altri tipi di S. d. Creature L'emissione luminosa dello scintillatore viene influenzata elettricamente. campo. Quando viene applicato un campo sufficientemente forte, le cariche si generano durante il passaggio. le particelle di elettroni possono acquisire energia sufficiente per eccitare e ionizzare gli atomi, il che alla fine porterà ad un aumento del numero di fotoni in un lampo di luce. Questo principio è alla base del contatore proporzionale a scintillazione. Il suo vantaggio è l'alta energia. risoluzione nella regione a bassa energia.

Illuminato.: Metodo della scintillazione in, M., 1961; Abramov A.I., Kazansky Yu.A., Matusevich E.S., Fondamenti di metodi sperimentali, 3a ed., M., 1985; Lyapidevsky V.K., Metodi di rilevamento delle radiazioni, M., 1987.

I. R. Barabanov.

Scintillatore- rilevatore di radiazioni professionale.
Si basa su alcune sostanze chiamate fosfori, che reagiscono a una particella ionizzante che penetra nel loro spessore con un breve lampo di luce.
Ecco alcune di queste sostanze: NaJ Tl (ioduro di sodio modificato con tallio), KJ Tl, CaJ Tl, CsJ, LiJ Tl, CdWO 4, CaWO 4, ZnS Ag, CdS Ag.
Il lampo di fosforo viene convertito in un impulso elettrico da un dispositivo fotosensibile posto ad esso vicino. Di norma, a questo scopo vengono utilizzati tubi fotomoltiplicatori (PMT).

Un rilevatore a scintillazione, che non è un dispositivo da valanga, presenta una serie di importanti vantaggi rispetto ai contatori Geiger:

• dall'ampiezza e dalla durata del lampo si può giudicare il tipo e l'energia della particella che lo ha generato (è molto facile, ad esempio, distinguere un lampo generato da una particella alfa da un lampo provocato da un elettrone).
• è in grado di distinguere impulsi separati da intervalli di tempo molto brevi, cioè ha, come si suol dire, un'alta risoluzione.
• i fosfori sono, di regola, rilevatori di particelle ionizzanti molto più efficienti rispetto ai contatori Geiger dello stesso volume.

Ma uno scintillatore non è solo fosforo. Affinché il fotorilevatore possa registrare il maggior numero possibile di lampi di fosforo, viene posto in un contenitore metallico resistente alla luce, la cui superficie interna ha un rivestimento che riflette bene la luce (solitamente magnesio). Il cilindro deve avere un “fondo” molto sottile, che possa indebolire il meno possibile le radiazioni ionizzanti che penetrano nel fosforo, e una finestra di uscita trasparente che lo protegga dagli effetti avversi dell'ambiente esterno. Le perdite ottiche che si verificano a causa delle riflessioni intra-palloncino e della transizione fosforo-PMT sono minimizzate in ogni modo possibile. In altre parole, il rilevatore a scintillazione stesso è un dispositivo ottico-elettronico.

Gli scintillatori con vari fosfori, di volume grande e piccolo, con "finestre" con un diametro da 10...15 mm a 100 mm e più, vengono prodotti dalla nostra industria da molti anni. Ma se i contatori Geiger alla fine sono diventati disponibili per noi (anche se la loro messa in vendita è stata ritardata di diversi anni anche dopo Chernobyl), questo non è mai successo con gli scintillatori...

Per un radioamatore, possono interessare i rilevatori di scintillazione con fosforo liquido, che non sono difficili da realizzare da soli. Nella tabella 1 mostra un elenco di sostanze che, una volta disciolte in xilene (concentrazione - diversi grammi per litro), diventano tali fosfori.

Tabella 1
Efficienza relativa di conversione del fosforo disciolto in xilene (l'efficienza di conversione del cristallo di antracene è considerata uguale a una)

Sostanza	Efficienza di conversione
Antracene	0,060
Acido antrailico	0,15
Difenilbutadiene	0,12
Difenilesatriene	0,14
Duren	0,048
Fluorantene	0,075
Metile p-amitnobenzoato	0,062
Fenil a-naftilammina	0,23
p-terfenile	0,48
sh-terfenile	0,20
Carbazolo	0,12
Fluorone	0,15
Naftalene	0,032
a-naftilammina	0,17
r-naftilammina	0,13
Piren	0,086
Stilbene	0,038

Ma il rivelatore a scintillazione con fosforo liquido è notevole non solo per la sua semplicità. Se, ad esempio, un granello sospettato di contaminazione α viene posto in questa soluzione, nello strato più sottile di fosforo a contatto con esso appariranno lampi di luce, che possono essere facilmente registrati da un fotomoltiplicatore (radiazione α dalla superficie di un oggetto di configurazione complessa molto probabilmente non verrà rilevato affatto da un contatore Geiger).

La parte elettronica dell'apparecchio dosimetrico con rilevatore a scintillazione non presenta particolari difficoltà per il radioamatore, vedi ............................ ........

RILEVATORE DI SCINTILLAZIONE

- rivelatore particelle, la cui azione si basa sulla registrazione dei lampi luminosi nella regione visibile o UV che si verificano durante il passaggio di una carica. particelle attraverso uno scintillatore. Viene chiamata la frazione di energia convertita in un lampo di luce dall'energia totale () persa dalla particella nello scintillatore. EFFICACIA DELLA CONVERSIONE. Lei è la principale parametro S. d. A volte invece dell'efficienza di conversione vengono utilizzati i battiti. emissione luminosa (emissione luminosa) - il numero di fotoni prodotti da una particella per unità di energia persa, o cfr. energia spesa per la formazione di un fotone, w f =w/ CON A.

Qui - cfr. energia dei fotoni del flash luminoso (3 eV).

Per massimo eff. valore dello scintillatore CON k raggiunge 0,1-0,3. L'efficienza di conversione dipende dal tipo di particella rilevata e dal suo valore di shock. perdite di energia. Per un dato scintillatore CON k può dipendere dalla temperatura T, la presenza di impurità e il rapporto di decomposizione. componente di uno scintillatore.

S. d. ha proprietà spettroscopiche. proprietà, cioè l'intensità del lampo di luce è proporzionale all'energia persa dalla particella in un'ampia regione energetica. Solo nella regione delle basse energie, dove il battito aumenta bruscamente. perdita di energia, l'emissione luminosa diminuisce e la proporzionalità viene interrotta.

I meccanismi per convertire l'energia delle particelle in un lampo di luce sono diversi per i diversi scintillatori. Nella maggior parte dei casi possono essere ridotti a una traccia. schema (semplificato): 1) ionizzazione ed eccitazione di atomi e molecole, formazione di radicali; 2) trasferimento dell'energia di eccitazione ai centri di luminescenza (radiativo, risonante, eccitonico, lacuna elettronica); 3) eccitazione ed evidenziazione dei centri di luminescenza. Le particelle neutre vengono registrate a causa del trasferimento di energia a quelle cariche: g-quanti - attraverso elettroni e positroni (vedi. radiazioni gamma), neutroni - tramite protoni di rinculo (con diffusione elastica) o tramite carica. particelle derivanti in reazioni nucleari neutroni con materia scintillante.

Riso. 1. Circuito rilevatore di scintillazione: Sc- scintillatore, guida luminosa, fotocatodo F, D - dinodi, A - anodo.

Di base Elementi SD (Fig. 1) - uno scintillatore e un fotoregistratore ottico ad esso collegato, che converte l'energia di un lampo di luce in elettricità. impulso. Solitamente utilizzato come registratore di foto tubo fotomoltiplicatore(FUE). I fotoni luminosi che colpiscono il fotocatodo PMT espellono da esso gli elettroni, che vengono focalizzati sul primo dinodo e vengono moltiplicati dal sistema dinodico come risultato del processo emissione di elettroni secondari e vengono infine raccolti sull'anodo del fotomoltiplicatore, creando nel suo circuito un circuito elettrico. impulso.

Spettrometrico e le caratteristiche di ampiezza del fotomoltiplicatore sono determinate dal numero di elettroni che colpiscono il 1° dinodo del fotomoltiplicatore, che può essere calcolato utilizzando la formula N 1 = ab G /w F . Qui UN- la frazione di fotoni che colpiscono il fotocatodo, resa quantica g del fotocatodo (per i migliori catodi multialcalini g = 0,15-0,2), B 0,5-0,8 - la proporzione di elettroni raccolti sul 1o dinodo. Massimo. ampiezza dell'impulso di tensione attraverso la resistenza nel circuito anodico del fotomoltiplicatore: UN massimo = N 1 Me/CON, Dove M- coefficiente Guadagno PMT, CON- capacità dell'anodo; M può raggiungere un valore di ~10 8, il che rende possibile registrare eventi che fanno sì che solo 1 elettrone arrivi al 1° dinodo. A volte viene installata una guida di luce tra lo scintillatore e il PMT (per migliorare l'uniformità della raccolta della luce, rimuovere il PMT dall'area del campo magnetico elettrico, ecc.).

Oltre al fotomoltiplicatore è possibile utilizzare come fotoregistratore il vuoto (in modalità integrata) o il semiconduttore fotocellule. Nei primi esperimenti, durante la registrazione delle particelle alfa utilizzando ZnS, i lampi di luce venivano registrati direttamente dall'occhio.

Per una registrazione ottimale di un lampo di luce, è necessario tener conto del suo spettro e della sensibilità spettrale del fotocatodo

Dobbiamo essere vicini e lo scintillatore deve essere trasparente alle radiazioni. La trasparenza di uno scintillatore è caratterizzata da una distanza alla quale l'intensità della sua radiazione luminosa diminuisce a causa dell'assorbimento e una volta. Per aumentare il numero di fotoni incidenti sul fotocatodo PMT e migliorare l'uniformità di raccolta della luce in tutto il volume dello scintillatore, la superficie di quest'ultimo viene ricoperta da un riflettore (MgO, TiO 2, Teflon) oppure viene utilizzato uno scintillatore completamente interno . riflesso dei lucidatori. facce di cristallo.

L'intensità del lampo luminoso varia nel tempo a norma di legge Io=Io 0 esp(- T/t), dove t è il tempo durante il quale l'intensità diminuisce e tempi, chiamati tempo di illuminamento dello scintillatore; t determina le caratteristiche temporali della sorgente luminosa. Il tempo di illuminazione è determinato dai processi di conversione dell'energia di una particella in un lampo di luce e spesso è dovuto a diversi. si verificano diversi processi. componente con subacquei. T. Rapporto di intensità decom. La componente di emissione differisce per le particelle leggere (elettroni) e pesanti (protoni, particelle α, ecc.), soprattutto per le particelle organiche. scintillatori (vedi sotto), che porta alla decomposizione. la forma della quantità di moto di queste particelle. Ciò rende possibile separare particelle di diversa natura con la stessa ampiezza dell'impulso durante la registrazione in base alla forma dell'impulso.

La dipendenza dell'emissione luminosa dal tipo di particelle rilevate è caratterizzata dal rapporto a/b dell'emissione luminosa di una particella a e di un elettrone alle stesse energie. Il rapporto a/b è diverso per tipi diversi scintillatori e dipende dall'energia delle particelle.

S. d. sono usati come indipendenti. rilevatori e come componenti sistemi di rilevamento combinati nello studio della decomposizione processi con energie >= diverse. KeV.

Scintillatori inorganici - cristalli singoli con l'aggiunta di un attivatore. Hanno un'elevata efficienza Z, densità r e una durata di illuminazione t abbastanza lunga (Tabella 1).

Tavolo 1.- Caratteristiche degli scintillatori inorganici

Naib. I cristalli di ZnS(Ag) hanno un'emissione luminosa, ma esistono solo sotto forma di cristalli fini. polvere (non è possibile ottenere cristalli di grandi dimensioni), la cui trasparenza è propria. la radiazione è bassa. Uno dei migliori inorganici. lo scintillatore è NaI (Tl). Ha la più alta emissione luminosa dopo ZnS (Ag) ed è trasparente al suo stesso. radiazione. I singoli cristalli di NaI(Tl) possono essere coltivati ​​in grandi dimensioni (fino a 500 mm); Il loro svantaggio è l'igroscopicità, che richiede la sigillatura. Lo scintillatore CsI(Tl) ha un'emissione luminosa inferiore, ma non è igroscopico. Oltre a questi inorganici universalmente utilizzati Esistono numerosi altri scintillatori, il cui utilizzo è dettato dalle condizioni sperimentali: la presenza di un certo elementi con una sezione trasversale grande o, al contrario, piccola per catturare neutroni termici (vedi. Rivelatori di neutroni) e altri promettenti scintillatori basati su BaF 2 e Bi 4 Ge 3 O 12 (igroscopici, possono crescere in dimensioni fino a diverse decine di cm), cristalli non attivati ​​di alogenuri di metalli alcalini a. T-200° C. Ad esempio, i cristalli NaI hanno la stessa emissione luminosa di NaI (Tl) a T= 300 K, ma t è un ordine di grandezza inferiore. Il meccanismo di illuminazione è inorganico. gli scintillatori sono illustrati dal diagramma a bande dei cristalli ionici (Fig. 2). All'interno dell'energia proibita. zone (cfr Teoria delle zone) possono esserci livelli energetici discreti degli ioni attivatori (ad esempio, Tl per NaI), così come altre inevitabili impurità e difetti cristallini. grate. Durante la ricarica Le particelle elettroniche possono ricevere energia sufficiente per passare dalla banda di valenza alla banda degli eccitoni e alla banda di conduzione. Transizioni inverse degli elettroni alla banda di valenza con cattura intermedia a livelli discreti del bandgap portano all'emissione di segnali ottici. fotoni. Poiché la loro energia è inferiore al gap di banda e la densità dei livelli discreti è bassa, il cristallo risulta loro trasparente. L'emissione luminosa dipende dalla concentrazione dell'attivatore IN(Fig. 3). La diminuzione dell'emissione luminosa ad alte concentrazioni è associata ad un aumento della probabilità di assorbimento dei fotoni a livelli di attivatore. Il tempo di illuminazione t diminuisce da 0,35 a 0,22 μs all'aumentare della concentrazione dell'attivatore a 3 10 -3.

Riso. 2. Diagramma delle bande di un cristallo ionico.

Riso. 3. Dipendenza dall'emissione luminosa CON al cristallo NaI sulla concentrazione di Tl.

Riso. 4. Spettro degli impulsi da NaI(Tl) per =661 KeV.

L'alta densità p e l'alto numero atomico Z determinano la base. applicazione di S. d. a base di inorganico. scintillatori per la registrazione e la spettrometria della radiazione g (Fig. 4). Spettro monocromatico La radiazione g è costituita dal cosiddetto. picco dell'assorbimento totale (assorbimento totale del quanto g) e distribuzione Compton (vedi. effetto Compton), il cui rapporto dipende dalla dimensione del cristallo. Energia La risoluzione del picco di assorbimento totale consiste in fluttuazioni del numero di elettroni raccolti al 1° dinodo del fotomoltiplicatore, dispersione del fotomoltiplicatore, ecc. per energie di raggi g da 137 Cs ( = 661 KeV) per i migliori cristalli del ordine del 7%. Al variare dell'energia registrata varia la risoluzione a norma di legge . La proporzionalità tra l'intensità del lampo di luce e l'energia “persa” quando si registrano elettroni e quanti y in NaI (Tl) si verifica a > 100 KeV. A energie più basse, l’emissione luminosa dipende dal battito in modo complesso. perdite di energia.

Scintillatori organici. Questi includono il biologico. cristalli, soluzioni liquide e solide di sostanze scintillanti in organico. solventi e polimeri, oltre che organici. gas (cfr conduttori organici).

Tavolo 2.- Caratteristiche degli scintillatori organici

Nel biologico Negli scintillatori l'emissione di fotoni è associata a transizioni elettroniche di molecole eccitate. Biologico gli scintillatori sono caratterizzati da una bassa efficienza Z~6, una densità relativamente bassa p e una breve durata dell'illuminazione t (Tabella 2). Quest'ultimo li rende convenienti per le misurazioni del tempo. Naib. l'emissione luminosa si ottiene con l'antracene, il cui valore rispetto ad altri composti organici. gli scintillatori sono spesso presi come 1.

Basato sulla plastica. e vengono creati scintillatori liquidi, scintillatori di ampia superficie e volume e della forma richiesta. Di norma, sono costituiti da 2-3 componenti: plastica trasparente (polistirolo, poliviniltoluene, metilmetacrilato) o organica. solventi (l'emissione luminosa più elevata è per xilene e toluene) e un additivo o attivatore scintillante ( P-terfenile, 2,5-difenilossazolo, tetrafenilbutadiene, stilbene, naftalene, bifenile) con una concentrazione di 1-10 g/l; a volte aggiungono il cosiddetto. miscelatore di spettro (5-fenil-2, ossazolil benzene - POPOP) con una concentrazione di 0,01-0,5 g/l per abbinare lo spettro del flash luminoso con la sensibilità spettrale del fotocatodo.

L'attivatore e il solvente sono selezionati in modo che il primo livello eccitato del solvente sia superiore al primo livello dell'attivatore. Quindi è possibile trasferire l'energia di eccitazione dalle molecole del solvente alle molecole dell'attivatore. All'aumentare della concentrazione dell'attivatore, l'emissione luminosa aumenta prima, quindi, dopo aver attraversato un massimo, inizia a diminuire, il che è associato ad un aumento della probabilità di autoassorbimento della luce da parte delle molecole dell'attivatore. In liquido e plastica. Agli scintillatori possono essere aggiunte (diverse %) altre sostanze, per esempio. radioatti oggetto di studio. isotopi o quando si registrano neutroni termici Li, B, Gd, Cd.

Emissione luminosa organica gli scintillatori sono diversi per le particelle leggere e pesanti alle energie< 10 МэВ, a/b0,1. Сцинтилляционный импульс в органич. сцинтилляторах обычно содержит 2 компоненты: быструю (t~10 с) и медленную (t~10 -7 -10 -5 с). Относит. интенсивности компонент зависят от природы частиц, что приводит к различию в форме импульса для тяжёлых и лёгких частиц (рис. 5). На этом различии основан метод регистрации быстрых нейтронов по протонам отдачи на фоне потока g-квантов.

Riso. 5. Forma dell'impulso in scintillatori organici per elettroni, protoni e particelle α.

Dipendenza dell'emissione luminosa dal battito. le perdite di energia sono descritte dalla formula di Birks:

Dove UN E IN - permanente.

Calibrazione del D.S. su base organica. gli scintillatori vengono effettuati nella regione a bassa energia utilizzando sorgenti elettroni di conversione e fonti g, e nella regione ad alta energia - con l'aiuto di decomp. processi associati alle particelle relativistiche (decadimento dell'arresto muoni, passaggio di particelle relativistiche definito. distanza lineare, ecc.).

L'elevata trasparenza degli scintillatori liquidi consente di creare sulla base SD di diverse dimensioni. metri e pesare fino a diversi. centinaia di tonnellate, ad es. negli esperimenti per rilevare i neutrini. In questo caso viene spesso utilizzato uno scintillatore a base di acquaragia (kerosene purificato). La sua trasparenza S= 20 m. I più grandi dati scientifici sotterranei sono stati creati sulla base dell'acqua ragia minerale per lo studio completo dell'esplorazione spaziale. raggi e astrofisica dei neutrini: il Baksan Scintillation Telescope (330 tonnellate), un SD sotterraneo da 105 tonnellate, situato in una stanza sotterranea vicino alla città di Artyomovsk; S.D. italo-russo nel tunnel sotto il Monte Bianco (90 tonnellate).

Scintillatori di gas- gas inerti e loro miscele allo stato gassoso, liquido e solido. I centri di luminescenza sono molecole eccitate. I gas inerti sono caratterizzati da tempi di luminescenza brevi (t~10 -8 -10 -9 s) ed elevata emissione luminosa, quindi l'emissione luminosa di Xe è dello stesso ordine di quella di Nal(Tl). Di base La frazione di radiazione proveniente dai gas inerti si trova nella regione dell'ultravioletto del vuoto (l~200 nm), quindi la registrazione di tali fotoni richiede un fotomoltiplicatore con una finestra di ingresso al quarzo o un miscelatore di spettro (difenil-stilbene o quaterfenile) applicato alla finestra di ingresso. Di base l'uso del gas SD - registrazione di particelle a e frammenti di fissione (vedi. Fissione nucleare).

Altri tipi di S. d. Creature L'emissione luminosa dello scintillatore viene influenzata elettricamente. campo. Quando viene applicato un campo sufficientemente forte, le cariche si generano durante il passaggio. le particelle di elettroni possono acquisire energia sufficiente per eccitare e ionizzare gli atomi, il che alla fine porterà ad un aumento del numero di fotoni in un lampo di luce. Questo principio è alla base del contatore proporzionale a scintillazione. Il suo vantaggio è l'alta energia. risoluzione nella regione a bassa energia.

Utilizzando convertitore elettrone-otticoÈ possibile ottenere una fotografia di una traccia di particelle in uno scintillatore (fotocamera a luminescenza). Le fotocamere a scintillazione sono comuni, in combinazione con fotocamere elettro-ottiche. Il convertitore utilizza un sistema di fibre di scintillazione in due direzioni reciprocamente perpendicolari (vedi Rivelatore a scintillazione in fibra).

Illuminato.: Metodo della scintillazione in radiometria, M., 1961; Abramov A.I., Kazansky Yu.A., Matusevich E.S., Fondamenti di metodi sperimentali di fisica nucleare, 3a ed., M., 1985; Lyapidevsky V.K., Metodi per rilevare le radiazioni, M., 1987.

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La scintillazione - parola latina - è un lampo di luce visibile provocato in una sostanza da particelle cariche. Il funzionamento di un rivelatore a scintillazione si basa sulla registrazione dei fotoni emessi da atomi eccitati. Il primo rilevatore a scintillazione, chiamato spintariscopio, era uno schermo ricoperto da uno strato ZnS. I lampi che si sono verificati quando le particelle cariche lo hanno colpito sono stati registrati utilizzando un microscopio. Fu con un tale rilevatore che fu condotto un esperimento sulla diffusione delle particelle alfa da parte di atomi d'oro, che portò alla scoperta del nucleo atomico.

Non tutti materiale trasparente adatto come scintillatore, deve essere trasparente alla propria radiazione. Questi includono NaJ(Tl), CSI, organici: antracene (C 14 H 10), stilbene (C 14 H 12), naftalene (C 10 H 8). La particella carica registrata entra nel cristallo e

è inibito in esso, eccitando e ionizzando gli atomi. Questi ultimi, passando allo stato fondamentale, emettono fotoni. Tutto questo in tempo per l'ordine 10 -7 Con. Nei buoni cristalli, una certa percentuale dell'energia delle particelle viene convertita in luce. Il cristallo del rilevatore è circondato da un riflettore in modo che la luce esca da un solo lato.

Per registrare i lampi di luce debole, utilizzare tubi fotomoltiplicatori(PMT) (Fig. 6). Si crea un contatto ottico tra lo scintillatore e l'estremità del fotomoltiplicatore. I fotoni di un lampo di luce, a causa dell'effetto fotoelettrico (vedi lezione), eliminano gli elettroni dal fotocatodo (1), realizzato sotto forma di una pellicola sottile su dentro Palloni PMT. Questi elettroni sono diretti da un campo elettrico focalizzante verso un elettrodo intermedio (2), chiamato dinodo. Superficie

Il dinodo è rivestito con un materiale ad alto coefficiente di emissione di elettroni secondari. Ogni elettrone incidente elimina da 3 a 5 elettroni secondari. Ci sono più di 10 dinodi nel fotomoltiplicatore, il che rende possibile aumentare il flusso di elettroni in 10 5 e più volte. All'anodo del fotomoltiplicatore (8) appare un impulso elettrico che viene ulteriormente amplificato e registrato. Una caratteristica notevole del PMT è la sua linearità di guadagno ben mantenuta. Il circuito equivalente di un rilevatore a scintillazione è mostrato in Fig. 7. L'equazione che descrive la forma del segnale è riportata sopra (vedere la formula (1)). La dipendenza della corrente dal tempo in questa equazione è determinata dalla dinamica dell'illuminazione dello scintillatore e assomiglia a questa

Dove τ - tempo di illuminazione dello scintillatore. Per gli scintillatori inorganici questo tempo è dell'ordine di 10 -7 s, per biologico - 10 -8 s, per quelli in plastica 10 -9 Con. Ampiezza dell'impulso alla perdita di energia nello scintillatore ΔE approssimativamente uguale

Dove η - emissione luminosa dello scintillatore (frazione di energia emessa sotto forma di luce, per l'antracene 0,05), ε - resa quantica del fotocatodo PMT (numero medio di fotoelettroni eliminati per 1 fotone, valore dell'ordine di 0,1), K- Guadagno PMT ( 10 5 e altro), hυ- energia media dei fotoni prodotti nello scintillatore, C- capacità dell'anodo PMT rispetto a terra (valore dell'ordine di 20 pF), e- carica dell'elettrone. Se prendiamo valori tipici per le quantità elencate e l'energia della particella persa nel rilevatore è 5 MeV, allora l'ampiezza

Fig.8 Forma tipica dello spettro del Cs-137

saranno circa 10 volt.

Risoluzione energetica dei rivelatori a scintillazione ∆E/E di solito non migliore di una piccola percentuale, poiché la formazione di un fotoelettrone richiede energia hν/(ηε), pari a circa 500 eV (confrontare con 30 eV per la camera a ionizzazione).

La scoperta del protone nel laboratorio di Rutherford (1919) avvenne attraverso l'osservazione delle scintillazioni provocate da particelle in una reazione nucleare α + 14 N → p + 17 O. I contatori a scintillazione possono essere utilizzati per misurare gli spettri energetici degli elettroni e γ -raggi (in Fig. 8 la forma dello spettro per i raggi monoenergetici γ -quanti). Sono utilizzati per misurare la velocità di dose β - E γ - radiazioni e neutroni. Vantaggi dei contatori a scintillazione: alta efficienza di registrazione di varie particelle (quasi il 100%); prestazione; la capacità di produrre scintillatori di diverse dimensioni e configurazioni; alta affidabilità.

Grandi volumi di scintillatori consentono di creare rilevatori ad altissima efficienza per rilevare particelle con una piccola sezione trasversale per l'interazione con la materia (è noto un rilevatore con un cristallo NaJ(Tl) con un diametro di 0,75 me una lunghezza di 1,5 m, osservata da un gran numero di fotomoltiplicatori). Il famoso esperimento di Reines e Cohen sulla scoperta dei neutrini (1956) utilizzò tre scintillatori liquidi del volume di 1400 litri ciascuno.