science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe werken stralingsdetectoren?

Een geigerteller is wat de meeste mensen bedoelen als ze denken aan een stralingsdetector. Dit apparaat gebruikt een Geiger-Müller-buis als sensor. Deze buis is gevuld met een inert gas dat geleidend wordt voor een korte flits wanneer een deeltje of foton er doorheen gaat. Deze flits van elektriciteit wordt vervolgens gemeten op een meter, door hoorbare klikken of beide. Een grote hoeveelheid straling die door de buis gaat, produceert een hogere aflezing en meer klikken vanwege de grotere hoeveelheid elektrische stroom die in de buis wordt gegenereerd. Het gas in de buis kan argon, helium of neon zijn. Geigertellers zijn nuttig voor het detecteren van de ioniserende straling: alfa-, bèta- en gammastraling. De meeste handheld Geiger-tellers zijn echter op hun best met alfa- en bètastraling. De dichtheid van het gas in de buis is meestal voldoende voor deze twee stralen, maar niet voor gammastraling met hoge energie.

Deeltjesdetectoren

Dit zijn grote laboratoriuminrichtingen die worden gebruikt om een ​​breed scala aan te detecteren van deeltjes. Ze worden ook wel stralingsdetectoren genoemd, omdat straling en geladen deeltjes vaak synoniem zijn. Deeltjesdetectoren zijn zeer gespecialiseerde apparaten en veel kunnen slechts één of enkele soorten straling detecteren. Een voorbeeld is de Lucas-cel, die werkt door gasmonsters te filteren en de radioactieve deeltjes te tellen, wat een middel is om het radioactieve verval in stoffen zoals uranium of cesium te meten. Andere detectoren werken door tanks te vullen met een bepaalde substantie, gekozen omdat het reageert wanneer het wordt getroffen door een bepaald soort straling en omgezet wordt in iets anders. Door de verandering in de samenstelling van de tankinhoud te meten, kan straling worden gedetecteerd en gemeten. Cerenkov stralingsdetectoren kijken specifiek naar die straling, die wordt geproduceerd wanneer deeltjes sneller reizen dan licht wanneer ze beide door een bepaald medium passeren. Het medium is meestal een gas of vloeistof die het licht aanzienlijk vertraagt, maar geen enkele hoog energetische deeltjes.

Hermetische detectoren

Hermetische detectoren zijn ontworpen om verschillende detectorontwerpen op te nemen om alle mogelijke straling te meten. Ze zijn meestal gebouwd rond het interactiecentrum van een deeltjesversneller en worden "hermetisch" genoemd omdat ze verondersteld worden zo weinig mogelijk straling te laten ontsnappen zonder meting of zelfs helemaal te laten ontsnappen. Hermetische detectorontwerpen zijn er in drie lagen. De eerste is een tracker-laag. Dit meet het momentum van geladen deeltjes terwijl ze in een gebogen boog door een magnetisch veld bewegen. De tweede is de laag calorimeters, die werkt door geladen deeltjes te absorberen tot dichte stoffen voor meting. De derde is een muonsysteem. Dit meet muonen, het ene type deeltje dat niet door de calorimeters wordt gestopt en toch nog kan worden gedetecteerd. Het is belangrijk om te begrijpen dat hoewel de meeste hermetische detectoren dit drielaagse ontwerpprincipe delen, de feitelijke instrumenten die in elke laag worden gebruikt, sterk kunnen variëren. Dit zijn grote, complexe, speciaal gebouwde en op maat gemaakte apparaten, en geen twee zijn precies hetzelfde.