|
Detektory staré i nové | |||||||||||||||||||
| Našimi smysly nemůžeme přímo zjišťovat přítomnost elementárních částic nebo ionizujícího záření. Fyzikové však mají k dispozici celý arzenál přístrojů, kterými mohou měřit počet a energii částic, intenzitu záření nebo pozorovat a proměřovat dráhy částic. Při svých výzkumech používají různé typy detektorů. Jejich konstrukce je založena na různých fyzikálních jevech, k nimž patří hlavně: • působení na fotografickou emulziVe všech případech se využívá interakce záření s vhodným prostředím. Takto lze registrovat pouze nabité částice, při detekci neutrálních částic je třeba nejdříve získat nabité částice (například jadernými reakcemi) a ty pak registrovat.
Jedná se o citlivé emulze, tvořené mikrokrystaly bromidu stříbrného rozptýlenými v želatině. Ionizující částice aktivuje při průchodu bromid stříbrný a vytváří v emulzi „latentní“ obraz, který se po vyvolání zviditelní. Jaderná emulze Fotografická emulze stála na samém začátku výzkumu ionizujícího záření. Právě s její pomocí objevil roku 1896 Henri Becquerel radioaktivitu. Dnešní emulze jsou mnohem citlivější než běžné fotografické emulze. Velká tloušťka citlivé vrstvy umožňuje sledovat stopu částice na relativně dlouhém úseku. Ze stop je možno určit energii nebo studovat srážky a jaderné přeměny. Filmový dozimetr Při práci s radionuklidy je třeba chránit pracovníky před škodlivými účinky záření. Ke kontrole dávek záření se používají dozimetry různých typů. Nejběžnější je osobní filmový dozimetr, jehož základem je světlotěsně zabalené políčko fotografického filmu. Ionizující záření prochází kovovými filtry a obalem filmu a způsobuje jeho větší či menší zčernání. Filtry slouží k odhadu energie záření. Hustota zčernání se fotometricky vyhodnotí a tak se zjistí dávka záření, absorbovaná organismem.
Při průchodu nabité částice nebo záření plynem se vytvoří určitý počet kladných a záporných iontů. Podstatou této detekční metody je zjišťování počtu a energie vzniklých iontů. 
Proporcionální komora Na elektrodách ionizační komory je připojeno vysoké napětí. Ionty vzniklé ionizací plynové náplně se shromažďují na elektrodách a ve vnějším obvodu vznikají impulzy. Jejich velikost je přímo úměrná energii záření. Tento typ detektorů slouží k měření počtu a energie lehkých i těžkých částic. Geiger - Müllerova trubice Po vniknutí částice do trubice naplněné zředěným plynem nastane ionizace. Vzniklé ionty získají v silném elektrickém poli dostatek energie k tomu, aby samy způsobily další (lavinovou) ionizaci. Obvodem prochází poměrně silné proudové impulzy, který jsou zpracovány připojenými elektronickými obvody. Výsledek se zobrazuje na displeji nebo ve formě zvukového signálu. Tento typ detektoru patřil dlouhou dobu k nejpoužívanějším přístrojům jaderné fyziky, který byl schopen registrovat jednotlivé částice. Dnes se používá jen k méně náročným měřením, přesnější výsledky poskytují moderní typy scintilačních a polovodičových detektorů.
Tužkový dozimetr Kombinací ionizační komůrky a elektrometru vznikl jednoduchý přístroj pro měření dávek záření, který nosí pracovníci v náprsní kapse oděvu. Tenké pokovené křemenné vlákno je připevněno k jedné elektrodě komůrky. Po nabití je vlákno elektrostaticky odpuzováno. Plně nabitý dozimetr má vlákno v poloze označené na stupnici nulou. Účinkem záření beta nebo gama dochází k vybíjení a vlákno je odpuzováno stále menší silou. Jeho výchylka, odpovídající absorbované dávce, se na stupnici odečítá malým zabudovaným mikroskopem.
Využívá se luminiscenčních vlastností některých látek. Při ionizaci, vyvolané nabitou částicí, v nich vznikají světelné záblesky. Těmto látkám se říká scintilátory. Spintariskop V roce 1903 využil W. Crookes scintilačních vlastností krystalků sulfidu zinečnatého ZnS. Jeho spintariskop má velmi jednoduchou konstrukci - ve světlotěsné krabičce je stínítko ZnS, zdroj záření je buď uvnitř spintariskopu, nebo záření vniká dovnitř okénkem. Pozorovatel zaznamenává záblesky, jejichž počet je úměrný počtu dopadajících částic.
Moderní scintilační detektory Záblesky ve scintilátoru registruje fotonásobič, zesiluje je a převádí na elektrické impulsy. Kombinace scintilátoru a fotonásobiče se uplatňuje v mnoha typech moderních detektorů k detekci záření různých energií. Scintigrafie je běžně používána také v medicíně: pacientovi se do těla vpraví vhodný radionuklid a scintilační kamerou se zjišťuje rozložení radionuklidu v jednotlivých orgánech.
Polovodičové detektory V polovodičovém detektoru dochází k působení záření na částice krystalové mřížky. Detektor je tvořen křemíkovou nebo germaniovou destičkou typu N, na níž je vytvořena vrstva polovodivého materiálu opačného typu. Na jejich rozhraní vznikne oblast s vysokým odporem, tzv. hradlová vrstva. Ionizující částice vytváří v hradlové vrstvě iontový pár elektron - díra. Záporný elektron a kladná díra se přemisťují k opačně nabitým elektrodám a ve vnějším obvodu vznikne krátký elektrický impulz. Vhodným uspořádáním velkého počtu polovodičových vrstev je možno získat také prostorové informace o pohybu částice.
|
|||||||||||||||||||
|
