Detekcja promieniowania jądrowego

Detekcja promieniowania jądrowego – metody i przyrządy do detekcji promieniowania jądrowego i innych rodzajów promieniowania jonizującego, jak promieniowanie X, γ, neutrony, protony itp. W detektorach wykorzystujących oddziaływanie danego rodzaju promieniowania z materią.

Ogólnie ze względu na czynnik roboczy detektory promieniowania jądrowego można podzielić na:

  • gazowe - opierające się o pomiar prądu elektrycznego wywołanego przez jonizację ośrodka strumieniem cząstek. Prąd ten jest zależny od rodzaju i gęstości ośrodka, i natężenia promieniowania. Należą do nich:
  • oparte na ciele stałym:
    • detektor scyntylacyjny, które dodatkowo ze względu na rodzaj związku tworzącego scyntylator dzieli się na:
      • detektory ze scyntylatorami organicznymi,
      • detektory ze scyntylatorami nieorganicznymi (krystaliczne) (opartymi na kryształach: np. NaI(Tl), BGO, BaF2, CsI(Tl), ZnS, CdS),
    • detektor półprzewodnikowy,
    • detektor Czerenkowa,
    • emulsja jądrowa.

Historycznie pierwszym (przypadkowo) użytym detektorem była płyta fotograficzna, gdyż Becquerel zauważył na płycie fotograficznej skutki promieniowania X. W dalszym ciągu metody oparte na emulsjach światłoczułych znajdują wiele ważnych zastosowań. Zaletą tej metody jest rejestracja sumująca efekty promieniowania przez długi czas oraz tworzenie realnego obrazu, jak np. przy fotografii rentgenowskiej. Mimo wielu zalet emulsja jest wypierana tak w zastosowaniach dozymetrycznych (gdzie są zastępowane przez dozymetry termoluminescencyjne), jak i w medycynie, gdzie buduje się aparaty rentgenowskie wyposażone w detektory pozycjoczułe (półprzewodnikowe, gazowe np. typu Microgap) pozwalające w znaczący sposób obniżyć dawkę dla pacjenta, nie wymagające obróbki chemicznej oraz ułatwiające zamianę obrazu/danych na postać cyfrową.

Ze względu na szybki rozwój komputerów i elektroniki, największe znaczenie mają detektory przetwarzające informacje o promieniowaniu na sygnały elektryczne: licznik proporcjonalny, komora dryfowa, detektory scyntylacyjne, detektory półprzewodnikowe, które wykorzystuje się najczęściej w eksperymentach fizyki cząstek elementarnych oraz w badaniach izotopowych. Także ze względu na zapotrzebowanie fizyki wysokich energii, wspomniane liczniki buduje się jako detektory pozycjoczułe, czyli takie, które nie tylko wykrywają obecność cząstki, ale także są w stanie podać jej pozycję w przestrzeni.

Osobnym zagadnieniem pozostaje dozymetria promieniowania jądrowego. Nauka ta jest związana z badaniem i wyznaczaniem dawek promieniowania, którym zostały poddane organizmy żywe. Urządzenia dozymetrii zwane są dozymetrami, w swojej budowie wykorzystują detektory promieniowania jądrowego. Najczęściej stosowanymi dozymetrami są:

Ze względu na łatwość użycia oraz możliwość wielokrotnego wykorzystania dozymetry termoluminescencyjne coraz częściej zastępują emulsje fotograficzne.

Promieniowanie tła

Ze względu na wszechobecne promieniowanie tła detektory promieniowania często chroni się przed dostępem tych rodzajów promieniowania i o takich energiach, których pomiar przez detektor jest niepożądany. Jedną z metod ochrony jest umieszczanie detektorów w tzw. domkach pomiarowych, np. z ołowiu.

Bibliografia

  • Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.)

Zobacz też