Tomáš Fukátko
DETEKCE
A MERENí
o,
o
RUZNYCH
DRUHU
ZÁRENí
Praha 2007 @ "'(ECHNICI(4
I
(/1"ERATUf\P-
It I~~
rem béako ucekapitoly "zárení". odrobné pak preo vznik ní nabi-
Obsah ,
1 UVOD
9
1.1
Záfení elektromagnetické 10 1.1.1 Optické zMení 10 1.1.2 Rádiové vlny 11 1.1.3 Rentgenové záfení . 11 1.1.4 Záfení gama 12 1.1.5 ZMení sluneční 12 1.1.6 Reliktní zMení 12 1.1.7 Záfení brzdné 13 1.1;5.. Čerenkovoy? z~f~ní 13 1.Iľ9 'Luminiscencé 'oo ..~ ... 13 1.2 ZMení korpuskulámí:.~.,...!... 14 1.2.1 Zvláštní druhy korpuskulámího záfení 15 1.2.1.1 Foton 15 1.2.1.2 Fotoelektrický jev 16 1.2.1.3 Gama záfení 16 1.3 Interakce mezi záfením a hmotou 17 1.3.1 Ionizace molekul hmoty 17 1.3.2 Interakce 17 1.3.3 Ionizace hmoty u zMení charakteru elektromagnetického ... 18 1.3.3.1 Hloubka pruniku ionizačního zMení hmotou 18 1.4 Ionizace ... 18 1.4.1 Ionizační potenciál 19 1.5 Emise 19 1.5.1 Emise fotonu 19 1.5.2 Emise elektronu 21 1.5.2.1 Studená emise elektronu 22
~~č~~ nékolietody
t
hledat mi na
vána ada ané néní
~em
,
2
,
" DETEKTORY ZARENI 2.1 Detekce ionizujícího zMení
2.1.1 2.1.1.1 2.1.1.2
Detekce ionizujícího zMení fotochemickou reakci Využití fotoemulze pro dozimetrické účely Využití fotografické metody v rentgenovské technice
23 24 25 26 28
2.2
2.3
2.4 2.5
2.6
2.7
2.8 2.9
4
2.1.1.3 Využití jadern~;~~toemulzepro detekci stop částic Mlžné a bublinkové kómory pro detekci stop částic 2.2.1 Wilsonova mlžná komora 2.2.2 Bublinová komora Ionizační detektory elektronické 2.3.1 Ionizační komory 2.3.1.1 Princip funkce ionizačníkomory 2.3.2 Tužkové dozimetry 2.3.2.1 Tužkový pruhledový dozimetr 2.3.2.2 Tužkový slepý dozimetr 2.3.3 Prubehy proudového a napeťového signálu deskové ionizační komory 2.3.4 Impulzové ionizační komory Proporcionální detektory 2.4.1 Použití proporcionálních prutokových detektoru Geigerovy-Miillerovy detektory (GM trubice) 2.5.1 Korónový detektor 2.5.2 Jiskrové detektory Polovodičové detektory 2.6.1 Bariérové polovodičové detektory 2.6.2 Difúzní polovodičové detektory 2.6.3 Detektory kompenzované (driftované) lithiem 2.6.4 Šum a energetické rozlišení polovodičových detektoru HPGe detektory .. 2.6.4.1 Energetické rozlišení polovodičových detektoru 2.6.4.2 Použití polovodičových detektoru pro merení neutronu Scintilační detektory [1], [5], [9] 2.7.1 Porovnání vlastnosti scintilačních detektoru s GM sondami 2.7.2 Luminiscenční a fosforeskující metody 2.7.3 Termoluminiscenšní detektory 2.7.4 Čerenkovovy detektory
Merení koncentracevzdušných iontuv ovzduší - iontometr
Merení radioaktivních aerosolô 2.9.1 Monitor umelých radioaktivních aerosolu typ KOPR 2.9.2 Merení radonu
TOMÁŠ
FUKÁTKO:
DETEKCE
A MERENI
RÚZNÝCH
DRUHÚ
3 31 31 32 33 33 34 37 37 38 39 40 40 43 43 50 5O 51 53 55 56 59 59 60 61 65 67 68 68
68
72 72 72
30 3 ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁRENÍ 31 3.1 Druhy zdroju ionizujícího zál'ení 31 3.1.1 Uzavrené radioaktivní záriče 32 3.1.2 Otevrené radioaktivní záľiče 33 3.1. 3 Radioaktivní aeroso 33 3.1.4 Radon a jeho výskyt 34 3.1.4.1 Detekce radonu
""'"
37 37 38 39
40
"""
40
''''''
43 43 50 50
""" "'" "'"
"'"
4
DETEKCE
V OBLASTI
HO ZÁRENÍ
SPEKTRA
81
Fotoefekt Fotodiody a fotočlánky 4.2.1 Hradlové fotoelektrické články 4.3 Vakuové fotonky a fotonásobiče 4.3.1 F otoemise. 4.3.2 Vakuová fotonka 4.3.3
4.4
""
53 ""
55 56
...59 ...59 '" 60
.. 61
.. 65 .67 .68 .68 .68 72 72 72
VIDITELNÉHO
77 77 77 78 78 80
4.1 4.2
51
""
ELEKTROMAGNETICKÉ
75
F otonásobiče
..
85
Polovodičové fotočlánky 4.4.1 Polovodičové fotodiody 4.4.1.1 Solámí články (sluneční baterie) 4.4.2 F ototranzistor 4.4.3 Diodový fototyristor 4.4.4 F ototyristor 4.4.5 Fototyristorová tetroda 4.4.6 Fotorezistor 4.4.6 Bolometry 4.4.8 CCD snímače svetelného toku
5 ZDROJE ELEKTROMAGNETICKÉHO V OBLASTI SVETELNÉHO SPEKTRA 5.1
82 82 83 84 84 85 88 88 92 92 96 97 98 99 100 103
ZÁRENÍ
Svetelné zdroje 5.1.1 Zdroje svetla pracující na principu výboje 5.1.1.1 Emise svetla pri normálního tlaku vzduchu 5.1.1.2 Emise svetla pri zredeném plynu 5.1.1.3 Speciální zdroje zárení 5.2 Výboje vplynech
107 108 109 110 110 110 111
5.2.1 Svetelné doutnavky a výbojky 5.2.1.1 Výbojky se záporným katodovým svetlem 5.2.1.2 Digitrony 5.3 Výbojky se svetlem kladného sloupce - neonové trubice 5.4 Mooreovy trubice 5.5 Neonové trubice se žhavými elektrodami 5.5.1 Fluorescenční indikační prvky 5.6 Luminiscenční diody (LED - Light Emitting Diode) 5.7 Laserovy diody 5.8 E1ektroluminiscenční zobrazovače '''''''''''''''''' 5.9 Teplotní zdroje zárení 5.9.1 Žárovky 5.9.2 Obloukové výbojové lampy 5.10 Zvláštní zdroje svetelného zMení
5.11
TransportoptickéhozMení
1q 115. 117 117 118 118 119 120 P3 121 122 123 123 124 128
128 P4
'"''
P
PRíLOHY v
v
Pl TEORIE MERENI
,
P 1.1 Merení ionizujícího zMení. P 1.1.1 Dozimetrické prístroje Pl.l.2 Radiometrické prístroje Pl.l.3 Spektrometrické prístroje P1.1.4 Prístroje pro stanovení interakcí zárení s hmotou P 1.2 Zdroje informací o zMení... P 1.3
Detektory
P1.3.l P1.3.2 P 1.3.3 P 1.3.4
"""""
130 130 131 131 131 "'" 132 oo... 132
Merení počtu impulzu Merení energetického rozlišení Korelační merení Identifikace částic
P2 ZÁKLADNÍ
129
133 138 """ 141 141
ELEKTRONICKÉ o
OBVODY DE TE KTO R U P2.l P2.2 P2.3
6
Signály na výstupu detektorujaderného zMení Vazba mezi jaderným detektorem a predzesilovačem Činnost polovodičového detektoru
TOMÁŠ
FUKÁTKO:
DETEKCE
A MEŔENí
RÚZNÝCH
DRUH'
143
144 I 146 I
151
