آشکارساز: تفاوت بین نسخه‌ها

از ویکی نجوم
پرش به: ناوبری، جستجو
سطر ۱۲: سطر ۱۲:
  
 
== آشکارساز تابش هسته ای ==
 
== آشکارساز تابش هسته ای ==
هر آشکارساز تابش هسته ای، اعم از آشکار ساز ذرات باردار یا فوتون های پر انرژی ، در نهایت یک علامت الکتریکی یا تپ ولتاژ را به دست می دهد که به یک مدار شمارشگر داده می شود؛ این مدار با دریافت علامت الکتریکی یا تب ولتاژ، ورود ذره به دستگاه آشکارساز را ثبت می کند. محیطی که در آن ذرات فرودی اثر هایی تولید می کنند که سرانجام به علامت های الکتریکی تبدیل می شوند، می تواند به اشکال گوناگون باشد.متداولترین آشکارساز هایی که در آزمایش های فیزیک هسته ای به کار می روند عبارتند از آشکارسازهای گازی، نیمه رسانا، سوسوزن و چرنکوف.
+
هر آشکارساز تابش هسته ای، اعم از آشکار ساز ذرات باردار یا [[فوتون]] های پر [[انرژی]] ، در نهایت یک علامت الکتریکی یا تپ ولتاژ را به دست می دهد که به یک مدار شمارشگر داده می شود؛ این مدار با دریافت علامت الکتریکی یا تب ولتاژ، ورود ذره به دستگاه آشکارساز را ثبت می کند. محیطی که در آن ذرات فرودی اثر هایی تولید می کنند که سرانجام به علامت های الکتریکی تبدیل می شوند، می تواند به اشکال گوناگون باشد.متداولترین آشکارساز هایی که در آزمایش های فیزیک هسته ای به کار می روند عبارتند از آشکارسازهای گازی، نیمه رسانا، سوسوزن و چرنکوف.
  
 
'''آشکارسازهای گازی'''
 
'''آشکارسازهای گازی'''
  
ساده ترین آشکارسازی که نسبت به اثرهای یونشی تابش هسته ای در یک گاز حساس است الکتروسکوپ است.وقتی یک الکتروسکوپ باردار شود، یک ورقه طلا(یا نوعی رسانای سبک وزن دیگر)به وسیله نیروی دافعه الکتریکی، از رسانای ثابتی که به ان متصل است جدا می شود، این جابه‌جایی مقیاسی از بار روی الکتروسکوپ است . تابش هسته ای، هنگام عبور از یک الکتروسکوپ باردار، هوا رو یونیده می کند و الکتروسکوپ به وسیله یون هایی که روی آن جمع می شوند خنثی و تخلیه می شود.
+
ساده ترین آشکارسازی که نسبت به اثرهای یونشی تابش هسته ای در یک [[گاز]] حساس است الکتروسکوپ است.وقتی یک الکتروسکوپ باردار شود، یک ورقه طلا(یا نوعی رسانای سبک وزن دیگر)به وسیله [[نیرو]]ی دافعه الکتریکی، از رسانای ثابتی که به آن متصل است جدا می شود، این جابه‌جایی مقیاسی از بار روی الکتروسکوپ است . تابش هسته ای، هنگام عبور از یک الکتروسکوپ باردار، هوا را یونیده می کند و الکتروسکوپ به وسیله یون هایی که روی آن جمع می شوند خنثی و تخلیه می شود.
 
سه رده عمومی از آشکارسازهای گازی عبارتند از: اتاقک یونش، شمارشگر تناسبی و شمارشگر گایگر.
 
سه رده عمومی از آشکارسازهای گازی عبارتند از: اتاقک یونش، شمارشگر تناسبی و شمارشگر گایگر.
 
شکل(2)[[پرونده:Ashkarsaz1.jpg|وسط]]
 
شکل(2)[[پرونده:Ashkarsaz1.jpg|وسط]]
سطر ۲۴: سطر ۲۴:
 
•تابش هسته ای، برخی از مولکول های گاز درون اتاقک را یونیده می کند.
 
•تابش هسته ای، برخی از مولکول های گاز درون اتاقک را یونیده می کند.
  
•میدان الکتریکی ذرات یونیده را به سوی الکترودها می کشاند و جریانی در مدار تولید می کند.
+
•[[میدان الکتریکی]] ذرات یونیده را به سوی الکترودها می کشاند و جریانی در مدار تولید می کند.
  
 
•جریان حاصل در یک مقاومت توسط ابزارهای الکتریکی اندازه گیری می شود.
 
•جریان حاصل در یک مقاومت توسط ابزارهای الکتریکی اندازه گیری می شود.
سطر ۳۰: سطر ۳۰:
 
آشکارسازهای نیمه رسانا'''
 
آشکارسازهای نیمه رسانا'''
  
آشکارساز نیمه رسانا، یا حالت جامدف از جمله مفیدترین، دقیقترین و موثرترین آشکارسازهای معاصر است.این آشکارساز در ساده ترین شکل خود شامل یک جامد(ماده نیمه رسانا) مانند ژرمانیم(معمولا همراه با ناخالصی لیتیوم) است که بین دو الکترودی که در آنها تپ خروجی پدیدار می شود قرار گرفته است.در حالی که آشکارسازهای گازی با زوج یون هایی که هر یک شامل یک الکترون آزاد و یک یون اند کار می کنند، آشکارساز نیمه رسانا با "زوج یون هایی" که هر یک شامل یک الکترون و یک حفره اند عمل می کند.
+
آشکارساز نیمه رسانا، یا حالت جامد، از جمله مفیدترین، دقیقترین و موثرترین آشکارسازهای معاصر است.این آشکارساز در ساده ترین شکل خود شامل یک جامد(ماده نیمه رسانا) مانند ژرمانیم(معمولا همراه با ناخالصی لیتیوم) است که بین دو الکترودی که در آنها تپ خروجی پدیدار می شود قرار گرفته است.در حالی که آشکارسازهای گازی با زوج یون هایی که هر یک شامل یک [[الکترون]] آزاد و یک یون اند کار می کنند، آشکارساز نیمه رسانا با "زوج یون هایی" که هر یک شامل یک [[الکترون]] و یک حفره اند عمل می کند.
الکترون های یک ماده خالص نیمه رسانا، یا عایق خالص، در حالت عادی به اتم های مادر خویش مقیدند و نمی توانند مانند حامل های بار در بلود سرگردان باشند. در چنین موادی حامل های بار با برانگیختگی گرمایی توسط اتم های ناخالصی مناسب یا، در وسایل آشکارساز،با عبور ذرات پرانرژی تولید می شوند.
+
الکترون های یک ماده خالص نیمه رسانا، یا عایق خالص، در حالت عادی به [[اتم]] های مادر خویش مقیدند و نمی توانند مانند حامل های بار در بلور سرگردان باشند. در چنین موادی حامل های بار با برانگیختگی گرمایی توسط [[اتم]] های ناخالصی مناسب یا، در وسایل آشکارساز،با عبور ذرات پر[[انرژی]] تولید می شوند.
اگر یک ذره باردار فرودی یا یک فوتون فرودی به یک الکترون مقید انرژی کافی بدهد، الکترون آزاد می شود.در همین زمان، از جا کندن الکترون مقید از شبکه بلورین، به یک به اصطلاح حفره، یعنی جایی که الکترون از دست رفته است منجر می شود.این حفره در صورتی می تواند پر شود که یک الکترون مجاور به آن منتقل شود، که در این صورت در جای این الکترون، حفره دیگری پدیدار می شود. این فرایند تکرار می شود؛می توان چنین توصیف کرد که حفره‌ای که در جهت مخالف حرکت الکترون هادر ماده حرکت می کند همچون ذره ای با بار مثبت است. به همین دلیل است که زوج الکترون-حفره را زوج "یون" می نامند.یک زوج الکترون-حفره می تواند توسط میدان الکتریکی خارجی شتاب بگیرد و در نتیجه باز هم تعداد بیشتری زوج، که سرانجام به صورت تپ های بزرگ قابل اندازه گیری در الکترودها ثبت می شوند،تولید کند.
+
اگر یک ذره باردار فرودی یا یک [[فوتون]] فرودی به یک الکترون مقید انرژی کافی بدهد، [[الکترون]] آزاد می شود.در همین زمان، از جا کندن [[الکترون]] مقید از شبکه بلورین، به یک به اصطلاح حفره، یعنی جایی که الکترون از دست رفته است منجر می شود.این حفره در صورتی می تواند پر شود که یک [[الکترون]] مجاور به آن منتقل شود، که در این صورت در جای این [[الکترون]]، حفره دیگری پدیدار می شود. این فرایند تکرار می شود؛می توان چنین توصیف کرد که حفره‌ای که در جهت مخالف حرکت [[الکترون]] ها در ماده حرکت می کند همچون ذره ای با بار مثبت است. به همین دلیل است که زوج الکترون-حفره را زوج "یون" می نامند.یک زوج الکترون-حفره می تواند توسط [[میدان الکتریکی]] خارجی [[شتاب]] بگیرد و در نتیجه باز هم تعداد بیشتری زوج، که سرانجام به صورت تپ های بزرگ قابل اندازه گیری در الکترودها ثبت می شوند،تولید کند.
برای یک شمارگر نیمه رسانا، اندازه تپ در گستره وسیعی به طور خطی به انرژی ذره مربوط است و شمارگر ها را می توان برای شمارش الکترون هایی با انرژی های جنبشی به کوچکی 20کیلو الکترون ولت و یون های سنگینی با انرژی جنبشی به بزرگی 200مگاالکترون ولت به قدر کافی حساس کرد.کارایی این شمارگر ها در ثبت ذراتی که ناحیه حساس را طی می کنند نزدیک به 100درصد است و از کارایی آشکارسازهای گازی خیلی بزرگتر است.زمان صعود سریع این تپ ها، از مرتبه یک نانو ثانیه([[پرونده:10betavan.gif]]) ،باعث می شود که این شمارگرها را بتوان برای آهنگ های شمارش بالا به کار برد.
+
برای یک شمارگر نیمه رسانا، اندازه تپ در گستره وسیعی به طور خطی به [[انرژی]] ذره مربوط است و شمارگر ها را می توان برای شمارش [[الکترون]] هایی با [[انرژی]] های جنبشی به کوچکی 20کیلو الکترون ولت و یون های سنگینی با [[انرژی جنبشی]] به بزرگی 200مگاالکترون ولت به قدر کافی حساس کرد.کارایی این شمارگر ها در ثبت ذراتی که ناحیه حساس را طی می کنند نزدیک به 100درصد است و از کارایی آشکارسازهای گازی خیلی بزرگتر است.زمان صعود سریع این تپ ها، از مرتبه یک نانو ثانیه([[پرونده:10betavan.gif]]) ،باعث می شود که این شمارگرها را بتوان برای آهنگ های شمارش بالا به کار برد.
  
 
'''آشکارسازهای سوسوزن'''
 
'''آشکارسازهای سوسوزن'''
  
طرز کار آشکارهای سوسوزن بر این اساس است که وقتی به بعضی مواد (موسوم به فسفرها) ذرات برخورد کند و یا به آنها نور فرابنفش یا پرتوهای Xتابیده شود،نور مرئی گسیل می کنند.وقتی ذره ای با فسفر برخورد می کند، الکترونی را به حالت انرژی بالاتر برمی انگیزد. وانگیختگی فسفر و بازگشت به حالت پایه با گسیل فوتون هایی که در ناحیه مرئی طیف قرار دارند همراه است.
+
طرز کار آشکارهای سوسوزن بر این اساس است که وقتی به بعضی مواد (موسوم به فسفرها) ذرات برخورد کند و یا به آنها نور [[پرتو فرابنفش|فرابنفش]] یا [[پرتو ایکس|پرتوهای X]] تابیده شود،[[نور]] مرئی گسیل می کنند.وقتی ذره ای با فسفر برخورد می کند، الکترونی را به حالت [[انرژی]] بالاتر برمی انگیزد. وانگیختگی فسفر و بازگشت به حالت پایه با گسیل [[فوتون]] هایی که در ناحیه مرئی طیف قرار دارند همراه است.
نمونه آشنای سوسوزنی یا فسفرسانس را می توان در اسیسکوپ پرتو کاتدی یا لامپ تصویر تلویزیون یافت، که در آن الکترون های با سرعت بالا به فسفر برخورد می کنند و گسیل تابش مرئی را موجب می شوند. یکی از ابتدایی ترین وسایل آشکارسازی حضور ذراتα از طریق آثار سوسوزنی آنها بر روی فسفری از جنس سولفور روی بود. در آزمایش های اولیه پراکندگی رادرفورد، یک پرده سولفور روی به عنوان آشکارساز ذرهα با میکروسکوپ مورد مشاهده قرار گرفت.کسل کنندگی و غیر حساسی نسبی این روش، که در آن با مشاهده مستقیم درخش های نور روشن سوسوها شمارش می شوند. در آشکارسازهای سوسوزن نوین، که در آنها از لامپ الکترونی قابل توجهی (تکثیر کننده فوتون یا افزونگر فوتون) استفاده می شود، حذف شده است.
+
نمونه آشنای سوسوزنی یا فسفرسانس را می توان در اسیلوسکوپ پرتو کاتدی یا لامپ تصویر تلویزیون یافت، که در آن [[الکترون]] های با [[سرعت]] بالا به فسفر برخورد می کنند و گسیل تابش مرئی را موجب می شوند. یکی از ابتدایی ترین وسایل آشکارسازی حضور ذراتα از طریق آثار سوسوزنی آنها بر روی فسفری از جنس سولفور روی بود. در آزمایش های اولیه پراکندگی [[ارنست رادرفورد|رادرفورد]]، یک پرده سولفور روی به عنوان آشکارساز ذرهα با میکروسکوپ مورد مشاهده قرار گرفت.کسل کنندگی و غیر حساسی نسبی این روش، که در آن با مشاهده مستقیم درخش های نور روشن سوسوها شمارش می شوند. در آشکارسازهای سوسوزن نوین، که در آنها از لامپ الکترونی قابل توجهی (تکثیر کننده فوتون یا افزونگر فوتون) استفاده می شود، حذف شده است.
  
 
شکل(3)[[پرونده:Ashkarsaz2_800x393.jpg|وسط]]
 
شکل(3)[[پرونده:Ashkarsaz2_800x393.jpg|وسط]]
در شکل (3) نمودار طرح وار یک آشکارساز سوسوزن همراه با افزونگر فوتون را مشاهده می کنیم.فسفر(یک ماده شفاف) می تواند یدور سدیم با مقدار ناچیزی از تالیوم(برای پرتوهای γ)، یا یک جسم آلی مانند آنتراسن(برای الکترون ها)، یا سولفور روی با مقدار ناچیزی نقره(برای ذرات باردار سنگین مانند ذراتα)باشد.این فسفر پس از برانگیختگی اتم هایش بر اثر برخورد با ذرات یا فوتون ها درخش های نوری تولید می کند. فسفر در یک پوشش مانع نفوذ نور پیچیده می شود و فوتون ها احتمالا پس از چند بازتاب در درون فسفر، به فوتوکاتد لامپ افزونگر فوتون می رسند.فوتونی که به کاتد برخورد می کند برخورد فوتوالکتریکی را متحمل می شود، و یک الکترون از سطح کاتد به بیرون رانده می شود.این فوتوالکترون با یک اختلاف پتانسیل حدود 100ولت، به سوی اولین داینود لامپ افزونگر فوتون شتاب می گیرد. وقتی این فوتوالکترون با سطح داینود برخورد کرد، گسیل ثانوی الکترون، با انرژی جنبشی حداقل100 الکترون ولت رخ می دهد و دو یا چند الکترون توسط انرژی که از الکترون اولیه کسب می کنند، از این سطح رها می شوند.سپس این الکترون های ثانوی به واسطه پتانسیل 100ولتی دیگری، به سوی دومین داینود شتاب می گیرند و در انجا افزایش الکترون ها توسط گسیل ثانوی، دوباره رخ می دهد. یک لامپ افزونگر فوتون نوعی، دارای 10داینود یا 10 مرحله تقویت الکترونی است.فوتوالکترون اولیه می تواند در آخرین داینود یک تپ جریان را که به آسانی اندازه گیری می شود و ناشی از ورود حدود یک میلیون الکترون است تولید کند.
+
در شکل (3) نمودار طرح وار یک آشکارساز سوسوزن همراه با افزونگر [[فوتون]] را مشاهده می کنیم.فسفر(یک ماده شفاف) می تواند یدور سدیم با مقدار ناچیزی از تالیوم(برای پرتوهای γ)، یا یک جسم آلی مانند آنتراسن(برای الکترون ها)، یا سولفور روی با مقدار ناچیزی نقره(برای ذرات باردار سنگین مانند ذراتα)باشد.این فسفر پس از برانگیختگی [[اتم]] هایش بر اثر برخورد با ذرات یا [[فوتون]] ها درخش های نوری تولید می کند. فسفر در یک پوشش مانع نفوذ [[نور]] پیچیده می شود و [[فوتون]] ها احتمالا پس از چند بازتاب در درون فسفر، به فوتوکاتد لامپ افزونگر [[فوتون]] می رسند.فوتونی که به کاتد برخورد می کند برخورد فوتوالکتریکی را متحمل می شود، و یک الکترون از سطح کاتد به بیرون رانده می شود.این فوتوالکترون با یک اختلاف پتانسیل حدود 100ولت، به سوی اولین داینود لامپ افزونگر فوتون شتاب می گیرد. وقتی این فوتوالکترون با سطح داینود برخورد کرد، گسیل ثانوی الکترون، با انرژی جنبشی حداقل100 الکترون ولت رخ می دهد و دو یا چند الکترون توسط انرژی که از [[الکترون]] اولیه کسب می کنند، از این سطح رها می شوند.سپس این الکترون های ثانوی به واسطه پتانسیل 100ولتی دیگری، به سوی دومین داینود شتاب می گیرند و در انجا افزایش الکترون ها توسط گسیل ثانوی، دوباره رخ می دهد. یک لامپ افزونگر فوتون نوعی، دارای 10داینود یا 10 مرحله تقویت الکترونی است.فوتوالکترون اولیه می تواند در آخرین داینود یک تپ جریان را که به آسانی اندازه گیری می شود و ناشی از ورود حدود یک میلیون الکترون است تولید کند.
  
  

نسخهٔ ‏۵ مارس ۲۰۱۳، ساعت ۲۰:۳۶

این نوشتار خرد توسط مؤلف آن تکمیل می‌شود . لطفا شکیبا باشید . 


آشکارساز ذرات


امواج الکترومغناطیسی محدوده ای از امواج با طول موج های مشخص است که می توان در شکل زیر(1)مشاهده کرد. هر رده ی طیفی از امواج الکترومغناطیس احتیاج به یک نوع آشکار ساز خاص دارد.

(1)
E-M.JPG


آشکارساز تابش هسته ای

هر آشکارساز تابش هسته ای، اعم از آشکار ساز ذرات باردار یا فوتون های پر انرژی ، در نهایت یک علامت الکتریکی یا تپ ولتاژ را به دست می دهد که به یک مدار شمارشگر داده می شود؛ این مدار با دریافت علامت الکتریکی یا تب ولتاژ، ورود ذره به دستگاه آشکارساز را ثبت می کند. محیطی که در آن ذرات فرودی اثر هایی تولید می کنند که سرانجام به علامت های الکتریکی تبدیل می شوند، می تواند به اشکال گوناگون باشد.متداولترین آشکارساز هایی که در آزمایش های فیزیک هسته ای به کار می روند عبارتند از آشکارسازهای گازی، نیمه رسانا، سوسوزن و چرنکوف.

آشکارسازهای گازی

ساده ترین آشکارسازی که نسبت به اثرهای یونشی تابش هسته ای در یک گاز حساس است الکتروسکوپ است.وقتی یک الکتروسکوپ باردار شود، یک ورقه طلا(یا نوعی رسانای سبک وزن دیگر)به وسیله نیروی دافعه الکتریکی، از رسانای ثابتی که به آن متصل است جدا می شود، این جابه‌جایی مقیاسی از بار روی الکتروسکوپ است . تابش هسته ای، هنگام عبور از یک الکتروسکوپ باردار، هوا را یونیده می کند و الکتروسکوپ به وسیله یون هایی که روی آن جمع می شوند خنثی و تخلیه می شود. سه رده عمومی از آشکارسازهای گازی عبارتند از: اتاقک یونش، شمارشگر تناسبی و شمارشگر گایگر.

شکل(2)
Ashkarsaz1.jpg

شکل (2) را در نظر بگیرید. اتاقک گازی دارای دو الکترود است، یکی استوانه خارجی و دیگری یک سیم نازک در امتداد محور استوانه. این سیم در یک پتانسیل الکتریکی مثبت بالا نسبت به استوانه قرار داده می شود.دیواره اتاقک خواه از شیشه، فلز یا میکا، آن قدر نازک هست که امکان ورود ذرات باردار یا فوتون ها از خارج را میسر کند.در این اتاقک می توان از گازهای گوناگون استفاده کرد، و فشار نیز از کسری از یک اتمسفر تا چندین اتمسفر می تواند تغییر کند.میدان الکتریکی بین این دو الکترود بسیار نا همگن و در نزدیکی سیم مرکزی بسیار قوی است. تمام آشکارسازهای گازی بر اساس اصل زیر کار می کنند:

•تابش هسته ای، برخی از مولکول های گاز درون اتاقک را یونیده می کند.

میدان الکتریکی ذرات یونیده را به سوی الکترودها می کشاند و جریانی در مدار تولید می کند.

•جریان حاصل در یک مقاومت توسط ابزارهای الکتریکی اندازه گیری می شود. آشکارسازهای نیمه رسانا

آشکارساز نیمه رسانا، یا حالت جامد، از جمله مفیدترین، دقیقترین و موثرترین آشکارسازهای معاصر است.این آشکارساز در ساده ترین شکل خود شامل یک جامد(ماده نیمه رسانا) مانند ژرمانیم(معمولا همراه با ناخالصی لیتیوم) است که بین دو الکترودی که در آنها تپ خروجی پدیدار می شود قرار گرفته است.در حالی که آشکارسازهای گازی با زوج یون هایی که هر یک شامل یک الکترون آزاد و یک یون اند کار می کنند، آشکارساز نیمه رسانا با "زوج یون هایی" که هر یک شامل یک الکترون و یک حفره اند عمل می کند. الکترون های یک ماده خالص نیمه رسانا، یا عایق خالص، در حالت عادی به اتم های مادر خویش مقیدند و نمی توانند مانند حامل های بار در بلور سرگردان باشند. در چنین موادی حامل های بار با برانگیختگی گرمایی توسط اتم های ناخالصی مناسب یا، در وسایل آشکارساز،با عبور ذرات پرانرژی تولید می شوند. اگر یک ذره باردار فرودی یا یک فوتون فرودی به یک الکترون مقید انرژی کافی بدهد، الکترون آزاد می شود.در همین زمان، از جا کندن الکترون مقید از شبکه بلورین، به یک به اصطلاح حفره، یعنی جایی که الکترون از دست رفته است منجر می شود.این حفره در صورتی می تواند پر شود که یک الکترون مجاور به آن منتقل شود، که در این صورت در جای این الکترون، حفره دیگری پدیدار می شود. این فرایند تکرار می شود؛می توان چنین توصیف کرد که حفره‌ای که در جهت مخالف حرکت الکترون ها در ماده حرکت می کند همچون ذره ای با بار مثبت است. به همین دلیل است که زوج الکترون-حفره را زوج "یون" می نامند.یک زوج الکترون-حفره می تواند توسط میدان الکتریکی خارجی شتاب بگیرد و در نتیجه باز هم تعداد بیشتری زوج، که سرانجام به صورت تپ های بزرگ قابل اندازه گیری در الکترودها ثبت می شوند،تولید کند. برای یک شمارگر نیمه رسانا، اندازه تپ در گستره وسیعی به طور خطی به انرژی ذره مربوط است و شمارگر ها را می توان برای شمارش الکترون هایی با انرژی های جنبشی به کوچکی 20کیلو الکترون ولت و یون های سنگینی با انرژی جنبشی به بزرگی 200مگاالکترون ولت به قدر کافی حساس کرد.کارایی این شمارگر ها در ثبت ذراتی که ناحیه حساس را طی می کنند نزدیک به 100درصد است و از کارایی آشکارسازهای گازی خیلی بزرگتر است.زمان صعود سریع این تپ ها، از مرتبه یک نانو ثانیه(10betavan.gif) ،باعث می شود که این شمارگرها را بتوان برای آهنگ های شمارش بالا به کار برد.

آشکارسازهای سوسوزن

طرز کار آشکارهای سوسوزن بر این اساس است که وقتی به بعضی مواد (موسوم به فسفرها) ذرات برخورد کند و یا به آنها نور فرابنفش یا پرتوهای X تابیده شود،نور مرئی گسیل می کنند.وقتی ذره ای با فسفر برخورد می کند، الکترونی را به حالت انرژی بالاتر برمی انگیزد. وانگیختگی فسفر و بازگشت به حالت پایه با گسیل فوتون هایی که در ناحیه مرئی طیف قرار دارند همراه است. نمونه آشنای سوسوزنی یا فسفرسانس را می توان در اسیلوسکوپ پرتو کاتدی یا لامپ تصویر تلویزیون یافت، که در آن الکترون های با سرعت بالا به فسفر برخورد می کنند و گسیل تابش مرئی را موجب می شوند. یکی از ابتدایی ترین وسایل آشکارسازی حضور ذراتα از طریق آثار سوسوزنی آنها بر روی فسفری از جنس سولفور روی بود. در آزمایش های اولیه پراکندگی رادرفورد، یک پرده سولفور روی به عنوان آشکارساز ذرهα با میکروسکوپ مورد مشاهده قرار گرفت.کسل کنندگی و غیر حساسی نسبی این روش، که در آن با مشاهده مستقیم درخش های نور روشن سوسوها شمارش می شوند. در آشکارسازهای سوسوزن نوین، که در آنها از لامپ الکترونی قابل توجهی (تکثیر کننده فوتون یا افزونگر فوتون) استفاده می شود، حذف شده است.

شکل(3)
Ashkarsaz2 800x393.jpg

در شکل (3) نمودار طرح وار یک آشکارساز سوسوزن همراه با افزونگر فوتون را مشاهده می کنیم.فسفر(یک ماده شفاف) می تواند یدور سدیم با مقدار ناچیزی از تالیوم(برای پرتوهای γ)، یا یک جسم آلی مانند آنتراسن(برای الکترون ها)، یا سولفور روی با مقدار ناچیزی نقره(برای ذرات باردار سنگین مانند ذراتα)باشد.این فسفر پس از برانگیختگی اتم هایش بر اثر برخورد با ذرات یا فوتون ها درخش های نوری تولید می کند. فسفر در یک پوشش مانع نفوذ نور پیچیده می شود و فوتون ها احتمالا پس از چند بازتاب در درون فسفر، به فوتوکاتد لامپ افزونگر فوتون می رسند.فوتونی که به کاتد برخورد می کند برخورد فوتوالکتریکی را متحمل می شود، و یک الکترون از سطح کاتد به بیرون رانده می شود.این فوتوالکترون با یک اختلاف پتانسیل حدود 100ولت، به سوی اولین داینود لامپ افزونگر فوتون شتاب می گیرد. وقتی این فوتوالکترون با سطح داینود برخورد کرد، گسیل ثانوی الکترون، با انرژی جنبشی حداقل100 الکترون ولت رخ می دهد و دو یا چند الکترون توسط انرژی که از الکترون اولیه کسب می کنند، از این سطح رها می شوند.سپس این الکترون های ثانوی به واسطه پتانسیل 100ولتی دیگری، به سوی دومین داینود شتاب می گیرند و در انجا افزایش الکترون ها توسط گسیل ثانوی، دوباره رخ می دهد. یک لامپ افزونگر فوتون نوعی، دارای 10داینود یا 10 مرحله تقویت الکترونی است.فوتوالکترون اولیه می تواند در آخرین داینود یک تپ جریان را که به آسانی اندازه گیری می شود و ناشی از ورود حدود یک میلیون الکترون است تولید کند.

منبع

کتاب مبانی فیزیک نوین.نوشته ریچارد وایدنر/رابرت سلز(ترجمه:علی اکبر بابایی-مهدی صفا اصفهانی)