Датчики излучения (радиации)
Излучение (радиация) – это природное явление, при котором исходный материал излучает энергию в виде волн или частиц. Исходными материалами могут быть солнце, радиоактивные материалы и медицинские процедуры. Радиация существует с незапамятных времен. В популярной культуре радиация известна как вредная энергия, которую можно использовать для разрушения. Хотя это верно с точки зрения контекста, радиация также имеет много полезных применений. Радиация вредна для человека, потому что при длительных высоких дозах она может повредить ткани, изменить структуру клеток и повредить ДНК. По этой причине очень важно полагаться на датчики излучения, особенно в полезных приложениях, где ожидается контакт с человеком.
Датчики излучения предназначены для обнаружения и измерения уровня радиации в данный момент, предоставляя важные данные для безопасности и других целей. В данном материале будут рассмотрены наиболее важные доступные датчики радиации и некоторые промышленные применения.
Сцинтилляционный детектор
Сцинтилляционные детекторы – это датчики излучения, в которых используются материалы, излучающие свет при воздействии излучения. Йод натрия и некоторые жидкости на органической основе обычно используются в качестве сцинтилляционных материалов. Сцинтилляция возникает, когда падающая частица или фотон взаимодействует с материалом, вызывая вспышку света. Этот свет обычно имеет очень низкую интенсивность, поэтому необходимо использовать специальные фотоумножители. Кроме того, фотоумножители преобразуют свет в электрический сигнал.
Сцинтилляционные детекторы повсеместно используются в медицинских устройствах визуализации, особенно в ПЭТ-сканерах, которые используют радиоактивные индикаторы для визуализации внутренних органов и тканей. Эти детекторы также полезны в мониторинге окружающей среды.
Детектор ионизации
Детекторы ионизации – это еще один тип датчиков излучения, которые работают путем измерения ионизации, вызванной излучением, проходящим через заполненную газом камеру. Ионизирующее излучение – это особый тип излучения, которое производит столько энергии, что может удалять электроны из атомов, вызывая их ионизацию. Существует три основных типа ионизирующего излучения: альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи. Этот уровень радиации представляет более высокий риск для живых организмов, и поэтому он строго регламентирован для промышленного использования. Поэтому при работе с ионизирующим излучением необходимо соблюдать инструкции и протоколы. Кроме того, очень важно контролировать уровни ионизирующего излучения с помощью соответствующих датчиков. Далее приведены наиболее распространенные типы датчиков ионизирующего излучения.
Ионизационная камера
Эти датчики состоят из заполненной газом камеры с двумя электродами. Один из электродов представляет собой положительно заряженный анод, а другой являет собой отрицательно заряженный катод. Газ в камере ионизируется, когда через него проходит излучение, создавая небольшой электрический ток, который используется для расчета количества присутствующего излучения.
Ионизационные камеры являются полезными инструментами в медицинской дозиметрии, области медицины, которая управляет лучевой терапией для больных раком. Они также используются в качестве инструментов мониторинга на атомных электростанциях.
Пропорциональная камера
Эти датчики основаны на том же принципе работы, что и ионизационные камеры, но также предназначены для усиления производимого сигнала. Они подают высокое напряжение на заполненную газом камеру. В результате ионизированные электроны усиливаются, создавая более различимый сигнал. Пропорциональные камеры не распространены в промышленных условиях. Однако они полезны для проведения экспериментов по физике элементарных частиц и ядерно-физических исследований.
Счетчик Гейгера / Счетчик Гейгера-Мюллера
Подобные датчики предназначены для обнаружения небольшого количества радиации. В этом случае газонаполненная камера имеет дополнительный центральный проволочный электрод и окружающий его цилиндрический электрод. Когда излучение попадает в камеру, ионизированный газ испускает электроны по направлению к электродам, что усиливает сигнал. Процесс измерения производит звук щелчка, популяризированный во многих фильмах.
Счетчики Гейгера-Мюллера в основном используются для радиационного контроля и обследования окружающей среды.
Полупроводниковый детектор
Эти датчики используют полупроводниковый материал для обнаружения излучения. Одним из наиболее распространенных полупроводников является кремний. Когда излучение проходит через полупроводник, оно создает электронно-дырочные пары, которые обнаруживаются и усиливаются детектором. Электронные дыры возникают в полупроводниках, когда электроны исчезают из атомов из-за излучения. Отсутствие электронов создает дисбаланс, который приводит к положительному электрическому заряду. Полупроводниковые детекторы часто используются в рентгеновской спектроскопии.
Применение датчиков излучения
Датчики излучения играют важную роль на атомных электростанциях, в медицинских учреждениях и для мониторинга окружающей среды. Во всех этих случаях здоровье и безопасность окружающей среды подвергаются относительно высокому риску, поэтому эти датчики должны присутствовать и работать должным образом. Датчики излучения также присутствуют в обрабатывающей промышленности, где они помогают контролировать качество полупроводников. Они даже являются важными инструментами национальной безопасности для обнаружения и идентификации источников излучения, которые могут быть использованы в злонамеренных целях. Вот почему эти датчики можно найти в аэропортах и на пограничных переходах.
© digitrode.ru