آشکارسازی پرتو ایکس

تعداد بازدید: 2222
چهارشنبه 03 دي 1393

آشکارسازی پرتو ایکس

پرتو ایکس نامریی است و برای آشکار کردن آن باید از آشکارساز های ویژه‌ ای استفاده کرد. آشکارسازی پرتو ایکس (X-ray Detectors) به چهار روش زیر انجام می‌شود:

1- آشکارسازی با فیلم عکاسی

2- آشکارساز گازی

3- آشکارسازی تهییجی

4- آشکارساز نیم رسانا

آشکارسازی با فیلم عکاسی

در این روش، در اثر برخورد پرتو ایکس، رنگ فیلم عوض شده و از شدت تغییر رنگ می‌ توان شدت پرتو را حدس زد. روی این گونه فیلم‌ ها، لایه‌ ای از برمید نقره وجود دارد که در اثر تابش پرتو ایکس، تجزیه می‌ شود و رنگ فیلم از سیاه به خاکستری تغییر می‌ کند. در این روش شدت پرتو را در یک دستگاه ویژه و بر اساس شدت پرتو عبور کرده از فیلم تعیین می‌ کنند. این روش دقت زیادی ندارد و بسیار زمان‌ گیر است، بنابراین امروزه کمتر استفاده می‌ شود.

آشکارساز های گازی

در آشکار سازهای گازی، پرتو ایکس ورودی سبب یونش یک گاز می‌ شود که در اثر این پدیده، جریان الکتریکی به‌ وجود می‌ آید. با اندازه‌گیری این جریان الکتریکی می‌ توان شدت پرتو ایکس را اندازه‌گیری کرد. یک نوع از آشکار ساز های گازی، به آشکار ساز تناسبی (Proportional Counters) معروف است و در شکل روبرو مشاهده می‌ شود. این آشکار ساز، یک لوله فلزی به طول 10 سانتی‌ متر و قطر حدود 2 سانتی‌ متر دارد که در آن گاز سبکی، مانند کریپتون در فشار مشخصی نگهداری می‌ شود. پرتو ایکس از پنجره برلیومی، وارد آشکار ساز شده و باعث یونش گاز درون آن می‌ شود. در وسط لوله آشکار ساز، یک سیم فلزی که نسبت به بدنه لوله فلزی در ولتاژ مثبت است قرار دارد. در این حالت الکترون‌ های پدید آمده از یونش گاز، به دلیل دارا بودن بار منفی، به طرف سیم وسط که در ولتاژ مثبت است شتاب گرفته و در مسیر خود در اثر برخورد، پرتو فرابنفش پدید می‌ آورد. انتشار این پرتو نیز، سبب یونش بیشتر مولکول‌ های گاز می‌ شود. بدین ترتیب، بهمنی از الکترون‌ ها، روی سیم می‌ نشیند و به مدار بیرون منتقل می‌ شود. بدیهی است که با افزایش شدت پرتو ایکس ابتدایی، یونش گاز بیشتر خواهد شد و جریان قوی‌ تری پدید می‌ آید.  

آشکار ساز گازی تناسبی

در این نوع آشکار ساز، ولتاژ اعمالی، حدود 1000 ولت بوده و چون بدنه نسبت به سیم وسط در حالت منفی قرار دارد، یون‌ های مثبت به طرف بدنه فلزی می‌ روند و در آنجا با گرفتن الکترون، خنثی می‌ شوند و دوباره به محوطه میانی بر می‌ گردند. این یون‌ ها، به علت سنگینی نمی‌ توانند خیلی سریع حرکت کنند و بنابراین، اگر پرتو ورودی، شدت خیلی زیادی داشته باشد، ممکن است مقداری از آن بدون برخورد با یون‌ های گازی از انتهای آشکار ساز خارج شود یا به اصطلاح بخت تبدیل به جریان الکتریکی را پیدا نکنند. نوع دیگری از آشکار ساز های گازی، به آشکار ساز گاز عبوری معروف است. در این نوع آشکار ساز ها، گاز مورد نیاز در داخل محفظه، حبس نمی‌ شود بلکه به صورت پیوسته جریان پیدا می‌کند. در این آشکار ساز، ضخامت پنجره برلیومی بسیار کم است، زیرا خطر نشت گاز درون آشکار ساز وجود ندارد.

در آشکار ساز های گازی معمولی، برای جلوگیری از خروج گاز حبس‌ شده، ضخامت پنجره برلیومی زیاد است. دراین حالت اگر پرتو ایکس ورودی طول موج زیادی داشته باشد، به شدت جذب می‌ شود و بنابراین نمی‌ توان از این نوع آشکار ساز استفاده کرد. نوع دیگری از آشکار ساز گازی، معروف به PSD یا Position Sensitive Detector است که در شکل زیر دیده می‌ شود. در این آشکار ساز نیز مخلوطی از گاز آرگون و گاز متان، تحت فشار 5bar قرار دارد. ورود پرتو ایکس از پنجره بزرگ برلیومی، باعث یونش گاز درون لوله و پدید آمدن جریان الکتریکی متناسب با آن می‌ شود.

آشکار ساز PSD

آشکارساز تهییجی

در آشکار ساز تهییجی، تبدیل پرتو ایکس به جریان الکتریکی، در دو مرحله انجام می‌ گیرد. در مرحله نخست، پرتو ایکس به پرتوی با طول موج بزرگ‌ تر تبدیل می‌ شود و در مرحله دوم، پرتو جدید در یک قسمت فوتون افزا به جریان الکتریکی تبدیل خواهد شد. پرتو ایکس ورودی، پس از عبور از پنجره برلیومی، به بلوری از جنس یدید سدیم که با عنصر تالیم آلاییده شده است، برخورد می‌ کند و در اثر این برخورد، پرتوی با طول موج گستره مرئی امواج الکترو مغناطیس پدید می‌ آید که شدت آن متناسب با انرژی پرتو ورودی است.

آشکار ساز تهییجی

این پرتو به یک کاتد نوری، از جنس آنتیموانات سزیم (CsSb) برخورد می‌ کند و باعث آزاد شدن الکترون از آن می‌ شود. جمعیت الکترون‌ های آزاد شده متناسب با شدت پرتو برخوردی به کاتد نوری است. سپس این الکترون‌ ها توسط تعدادی دینود که نسبت به یکدیگر در پتانسیل مثبت قرار گرفته‌ اند افزایش یافته و جریان قابل توجهی که می‌ توان آن را در مدار بیرونی آشکار ساز اندازه‌ گیری کرد پدید می‌ آید. دینود ها نیم‌کره‌ های فلزی هستند که در اثر برخورد یک الکترون به آن‌ ها، چند الکترون از سطح خود آزاد می‌ کنند. حدود 10 دینود در قسمت فوتون افزا، جمعیت الکترون‌ ها را به طور قابل ملاحظه‌ ای افزایش می‌ دهد. باید توجه کرد که در این نوع آشکار ساز ها برخلاف آشکار ساز گازی، بازده تبدیل انرژی پرتو ایکس به جریان الکتریکی حدود صد درصد است.

آشکارساز نیم رسانا

در آشکار ساز نیم رسانا، از ویژگی مواد نیم‌ رسانا در تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی استفاده می‌ شود. در مواد نیم‌ رسانا، الکترون‌ های مدار ظرفیت می‌ توانند در اثر برانگیختگی، به مدار هدایت بروند و جریان الکتریکی پدید آورند. برای موفقیت در این کار، انتخاب یک نیم‌ رسانا با شکاف انرژی که متناسب با انرژی پرتو ایکس باشد، اهمیت دارد. شکل زیر آشکار ساز نیم‌ رسانا را نشان می‌ دهد. در بین n و p، منطقه ذاتی که در آن مقدار بار مثبت و منفی برابر هستند قرار دارد. در اثر برخورد پرتو ایکس به این ناحیه از بلور نیم‌ رسانا، الکترون و جای خالی الکترون پدید می‌ آید و الکترون‌ ها، با سرعت به طرف قطب مثبت شتاب می‌ گیرند. منطقه n این نیم‌ رسانا، با آلاییدن عنصر لیتیم روی یک لایه سیلیسیمی که حالت p دارد پدید می‌ آید. برای حفظ وضعیت فیزیکی بلور نیم‌ رسانا، یعنی تخمین مناطق p، n و منطقه ذاتی، باید بلور را در سرما نگه داشت تا امکان نفوذ لیتیم به داخل محفظه مجاور از بین برود. همچنین باید در حالتی که پرتو ایکس به بلور نتابیده است، تمام الکترون‌ ها در مدار ظرفیت قرار داشته باشند تا در اثر برخورد پرتو ایکس به مدار هدایت، برانگیخته شوند. با افزایش دمای بلور، تعدادی از الکترون‌ ها، بخت جهش را پیدا می‌کنند و این کار وظیفه اصلی آشکارساز را با مشکل روبرو خواهد کرد. بنابراین، در کاربرد این نوع آشکارسازها، همواره با استفاده از نیتروژن مایع، دما را بسیار پایین‌ تر از دمای اتاق نگه می‌دارند.

آشکار ساز نیم رسانا

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

فرهاد گلستانی فرد ، روش های شناسایی و آنالیز مواد ، انتشارت دانشگاه علم و صنعت ، 1383.

بی دی کالیتی، مبانی پراش پرتو X، انتشارات دانشگاه شیراز، 1386.

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی ساختمان و صنایع سرمایشی و گرمایشی مشهد 97
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی ساختمان و تاسیسات سرمایشی گرمایشی مشهد 97 &n ...بیشتر
بازديد دكتر خدابخش استاندار اذربايجان شرقی از مجتمع تجاری رفاهی باراما، گلزار شهدای شهر سهند، روستای تاريخی كندوان
بازديد دكتر خدابخش استاندار اذربايجان شرقی از مجتمع تجاری رفاهی باراما، گلزار شه ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
بیست و سومین نمایشگاه بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی تهران 97
بیست و سومین نمایشگاه بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی تهران 97   ...بیشتر
بیست و یکمین دوره نمایشگاه بین المللی حرارتی، برودتی و سیستم های تهویه تبریز 97
بیست و یکمین دوره نمایشگاه بین المللی حرارتی، برودتی و سیستم های تهویه تبریز 97 ...بیشتر
هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق مصرف کنندگان
  درباره همایش با توجه به تغییر و تحولات هر کشوری در مسیر توسعه ا ...بیشتر
دریافت لوح تقدیر هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق مصرف کنندگان
پاکمن مفتخر به دریافت لوح تقدیر و گواهینامه هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق ...بیشتر
هشتمین دوره نمایشگاه ساختمان، برق، تاسیسات آب و فاضلاب اردبیل 96
عنوان: نمایشگاه ساختمان، برق، تاسیسات آب و فاضلاب اردبیل 96 شهر:  ...بیشتر
سومین کنفرانس ملی تهویه مطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی
عنوان: سومین کنفرانس ملی تهویه مطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی شهر: ق ...بیشتر
اولین نیروگاه خورشیدی یزد به بهره برداری رسید
اولین نیروگاه خورشیدی استان یزد با حضور اسحاق جهانگیری معاون اول رییس جمهور و جم ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر