Detektory ionizujícího záření

Garant předmětu:

Petr Průša

Přednášející:

Petr Průša

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření

Anotace:

Plynové detektory (ionizační komory, proporcionální, Geigerovy-Müllerovy, koronové detektory), organické a anorganické scintilační detektory, Čerenkovovy počítače, vyhodnocení světla fotonásobičem, parametry a různé typy fotonásobičů, polovodičové detektory , pozičně citlivé detektory, kryogenní detektory.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Plynové detektory - rozdělení, střed. energie pro vznik 1 iont. páru

2. Proudové ionizační komory - saturovaný proud, ztáty rekombinační/difuzní - dynamická odezva IK, fluktuace ionizačního proudu, měření základních dozimetrických veličin,kompenzační komory

3. Impulsní ionizační komory - odvození časových závislostí odezev a dob sběru, paralelní desková, válcová a kulová komora s úplným/ elektronovým sběrem, štěpné komory v impulsním režimu

4. Proporcionální detektory - plynové zesílení, Diethornovy parametry, vliv prostorového náboje, energetická rozlišovací schopnost, fluktuace tvorby iontových párů, Fano faktor, fluktuace plynového zesílení

5. Tvar výstupního impulsu proporcionálního počítače, rozlišovací doba, počítací charakteristika, detekční účinnost, absolutní měření aktivit alfa a beta, detekce a spektrometrie nízkoenergetických fotonů.

6. Detekce a spektrometrie neutronů proporcionálními počítači - používané jaderné reakce, stěnový efekt, tvar spektra, dekonvoluce spekter, „dlouhý počítač“

7. Geiger - Müllerovy detektory - princip, nesamozhášecí a samozhášecí GM, halogenové počítače, počítací charakteristika, „falešné“ impulzy, mrtvá doba, doba zotavení, tvar impulsu GM, typy GM počítačů, detekční účinnost GM počítačů.

8. Koronové detektory - teorie koronového výboje, detekce neutronů, potlačení fotonové odezvy, charakteristické vlastnosti.

9. Úvod do scintilačních detektorů, rozdělení scintilačních detektorů, scintilační proces v organických scintilátorech, energetické stavy pí - elektronů, zářivé a nezářivé přechody, fluorescence, fosforescence, zpožděná fluorescence, migrace excitační energie, samoabsorpce, jednosložkové a vícesložkové scintilátory, konverzní účinnost, emisní spektrum, luminiscenční odezva, časový průběh vysvícení.

10. Použití organických scintilátorů, kapalné scintilátory - detekce a spektrometrie neutronů, tvarová diskriminace. Anorganické scintilátory, rozdělení - scintilace čistých a aktivovaných monokrystalů, scintilátory polykrystalické, skleněné a plynové,- základní parametry a použití anorganických scintilátorů, zvláštní scint. detektory.

11. Čerenkovovy detektory - prahové a diferenciální Č. detektory. Zpracování a vyhodnocení fotonů ze scintilátorů a Č. detektorů - fotonásobiče, fotokatody, dynody, fotodiody, temný proud, šumové impulsy.

12. Polovodičové detektory - stručný přehled teorie, p-n přechodu jako detektor, vyprázdněná oblast, vstupní okénko, polohově citlivé Si detektory, technologie výroby. P-I-N planární a koaxiální struktury (kompenzované Si(Li), HPGe) pro detekci fotonů, chlazení detektorů. Polovodičové detektory z jiných materiálů než Si a Ge.

13. Kryogenní detektory (princip, supravodivé tunelové přechody)

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

Principy detekce ionizujícího záření, Hlavní aplikace detektorů ionizujícího, záření, Základy konstrukce detektorů ionizujícího záření

Schopnosti:

Orientace v probírané problematice, zhodnocení parametrů detektorů, výběr detektorů pro danou aplikaci

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Gerndt, J.; Průša, P.: Detektory ionizujícího záření. 2. přepracované vydání. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2011.

Doporučená literatura:

[2] Knoll, G.F.: Radiation Detection and Measurement. John Wiley & Sons, 4th edition, 2010

[3] S.N. Ahmed: Physics & Engineering of Radiation Detection, Elsevier, 2nd edition, 2015

[4] P. Rodnyi: Physical Processes in Inorganic Scintillators,CRC Press, 1997

[5] B.B. Rossi: Ionization Chambers and Counters, McGraw-Hill, New York, 2010

[6] H. Spieler: Semiconductor Detector Systems, Oxford University Press, 2005

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• BS Dozimetrie a aplikace ionizujícího záření (povinný předmět oboru)
• Jaderné inženýrství - Aplikovaná fyzika ionizujícího záření (PS)
• Radiologická technika (povinný předmět programu)
• jaderné inženýrství - Radioaktivita v životním prostředí (PS)
• Vyřazování jaderných zařízení z provozu (povinný předmět programu)