Detektory ionizujícího záření

Přednášející:

Ladislav Pína (gar.)

Cvičící:

Ladislav Pína (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Plynové detektory, proudové ionizační komory, impulsní ionizační komory, proporcionální detektory, tvar výstupního impulsu proporcionálního počítače, detekce a spektrometrie neutronů proporcionálními počítači, Geiger - Müllerovy detektory, koronové detektory, použití organických scintilátorů, kapalné scintilátory, Čerenkovovy detektory, polovodičové detektory, kompenzované Ge(Li) a HPGe detektory pro detekci fotonů, chlazení detektorů, polovodičové detektory z jiných materiálů než Si a Ge.

Požadavky:

Splnit podmínky zápočtu, zvládnout odpřednášenou látku.

Osnova přednášek:

1..Plynové detektory - rozdělení, střed. energie pro vznik 1 iont. páru -ionizační komory, integrální/impulzní provoz, difuze, přenos náboje, rekombinace nosičů náboje, vznik záporných iontů, driftová rychlost nosičů náboje v el. poliv různých plynech a směsích.

2. Proudové ionizační komory - saturovaný proud, ztráty rekombinační/difuzní -dynamická odezva IK, fluktuace ionizačního proudu - použití IK v proudovémrežimu pro měření základních dozimetrických veličin - kompenzační komory beta/gama, n/gama.

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

4. Proporcionální detektory - plynové zesílení nárazovou ionizací, Diethornovy parametry „proporcionálních“ plynů, vliv prostorového náboje - energetická rozlišovací schopnost, fluktuace tvorby iontových párů, Fano faktor, fluktuace plynového zesílení laviny

5. Tvar výstupního impulsu proporcionálního počítače - rozlišovací doba a počítací charakteristika, detekční účinnost - použití proporcionálních detektorů pro počítání a absolutní měření aktivit alfa a beta a pro detekci a spektrometrii nízkoenergetických fotonů.

6. Detekce a spektrometrie neutronů proporcionálními počítači - využití reakcí 10B(n,alfa)7Li, 3He(n,p)3H, stěnový efekt, tvar spektra - pružný rozptyl n/H, dekonvoluce (unfolding) spekter - „dlouhý počítač“ („Long Counter“)

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, jejich detekční účinnosti pro různé druhy záření.

8. Koronové detektory - teorie koronového výboje, využití pro detekci neutronů použitím reakce na 10B nebo štěpných reakcí, 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 - primární a sekundární scint. proces - nezářivá a zářivá migrace excitační energie, samoabsorpce, jednosložkové a vícesložkové scintilátory - konverzní účinnost, emisní spektrum, závislost luminiscenční odezvy a časového průběhu vysvícení na druhu záření.

10.Použití organických scintilátorů, kapalné scintilátory - detekce a spektrometrie neutronů, tvarová diskriminace.Anorganické scintilátory, rozdělení - scintilace čistých monokrystalů alkalických halogenů a monokrystalů aktivovaných.- 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, typy fotokatod a jejich citlivost, spektrální charakteristiky - elektronové násobící systémy, struktury dynodových systémů a jejich vliv na vlastnosti FN - temný proud a šumové impulsy.

12. Polovodičové detektory - stručný přehled teorie, užití p-n přechodu jako detektoru nabitých částic, tloušťka vyprázdněné oblasti, vstupní okénko, polohově citlivé Si detektory, technologie výroby. P-I-N planární a koaxiální struktury

13. Kompenzované Ge(Li) a , HPGe detektory pro detekci fotonů, chlazení detektorů.

Polovodičové detektory z jiných materiálů než Si a Ge.

14. Závěrečný test

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Seznámení se s principy plynových, scintilačních a polovodičových detektorů ionizujícího záření a jejich využitím v spektrometrických i nespektrometrických aplikacích.

Studijní materiály:

[1] Gerndt, J.: Detektory ionizujícího záření. Vydavatelství ČVUT, Praha, 1996.

[2] Helán, V. a kol. Sborník přednášek z kurzu „Rentgenová spektrometrie“. 2005. 289 s. ISBN 80-86380-17-3. (kap. 3.6)

Detekce a spektrometrie ionizujícího záření [Česká republika]: Ullmann, V., 2005. http://astronuklfyzika.cz/DetekceSpektrometrie.htm [citováno 8. října 2007]

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út	místnost KL:C-4 Pína L. 08:00–11:50 LICHÝ TÝDEN (přednášková par. 1) Kladno FBMI Malý sál
St
Čt
Pá

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční (povinně volitelný předmět)