विकिरण माप प्रौद्योगिकी

ट्रैक-एक्ट डिटेक्टर

जब एक आवेशित कण धीमा हो जाता है और एक ठोस में रुक जाता है, तो उसके ट्रैक के साथ जमा होने वाली ऊर्जा सामग्री में स्थायी नुकसान पहुंचा सकती है। सावधानीपूर्वक सूक्ष्म परीक्षण के तहत, इस स्थानीय क्षति के प्रत्यक्ष प्रमाणों का निरीक्षण करना कठिन है। कुछ ढांकता हुआ सामग्रियों में, हालांकि, एसिड या बेस समाधान का उपयोग करके सामग्री की सतह के रासायनिक नक़्क़ाशी (क्षरण) के माध्यम से क्षतिग्रस्त ट्रैक की उपस्थिति का पता लगाया जा सकता है। यदि चार्ज किए गए कणों ने अतीत में किसी समय सतह को विकिरणित किया है, तो प्रत्येक क्षतिग्रस्त सामग्री का एक निशान छोड़ देता है जो सतह पर शुरू होता है और कण की सीमा के बराबर गहराई तक फैलता है। पसंद की सामग्री में, इस ट्रैक के साथ रासायनिक नक़्क़ाशी की दर, अप्रकाशित सतह के नक़्क़ाशी की दर से अधिक है। इसलिए, जैसा कि नक़्क़ाशी आगे बढ़ती है, प्रत्येक ट्रैक की स्थिति में एक गड्ढा बनता है। कुछ घंटों के भीतर, ये गड्ढे काफी बड़े हो सकते हैं ताकि उन्हें कम-शक्ति वाले माइक्रोस्कोप के नीचे सीधे देखा जा सके। प्रति यूनिट क्षेत्र में इन गड्ढों की संख्या का एक माप तब कण प्रवाह का एक माप है जिससे सतह को उजागर किया गया है।

गड्ढे बनाने के लिए नक़्क़ाशी दर पर्याप्त होने से पहले ट्रैक के साथ क्षति का न्यूनतम घनत्व है। क्योंकि क्षति का घनत्व कण के dE / dx के साथ संबंध रखता है, यह सबसे भारी आवेशित कणों के लिए उच्चतम है। किसी भी सामग्री में, गड्ढों के विकास से पहले dE / dx के लिए एक निश्चित न्यूनतम मूल्य की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, खनिज अभ्रक में, गड्ढे केवल ऊर्जावान भारी आयनों से देखे जाते हैं जिनका द्रव्यमान 10 या 20 परमाणु द्रव्यमान इकाई या उससे अधिक होता है। कई सामान्य प्लास्टिक सामग्री अधिक संवेदनशील हैं और हीलियम (अल्फा कण) जैसे कम द्रव्यमान वाले आयनों के लिए ईट पिट विकसित करेगी। कुछ विशेष रूप से संवेदनशील प्लास्टिक जैसे सेल्यूलोज नाइट्रेट, प्रोटॉन के लिए भी गड्ढे विकसित करेंगे, जो भारी आवेशित कणों का कम से कम नुकसान पहुंचाते हैं। ऐसी कोई सामग्री नहीं पाई गई है जो तेज इलेक्ट्रॉनों के कम डीई / डीएक्स पटरियों के लिए गड्ढों का उत्पादन करेगी। यह दहलीज व्यवहार ऐसे डिटेक्टरों को बीटा कणों और गामा किरणों के लिए पूरी तरह से असंवेदनशील बनाता है। इस प्रतिरक्षा का उपयोग कुछ अनुप्रयोगों में किया जा सकता है जहां भारी चार्ज कणों के कमजोर प्रवाह को गामा किरणों की अधिक तीव्र पृष्ठभूमि की उपस्थिति में पंजीकृत किया जाना है। उदाहरण के लिए, रेडॉन गैस और उसकी बेटी उत्पादों के क्षय द्वारा निर्मित अल्फा कणों के कई पर्यावरणीय माप प्लास्टिक ट्रैक-ईच फिल्म का उपयोग करके बनाए जाते हैं। सर्वव्यापी गामा किरणों की पृष्ठभूमि इन परिस्थितियों में कई अन्य प्रकार के डिटेक्टरों की प्रतिक्रिया पर हावी होगी। कुछ सामग्रियों में क्षति ट्रैक को अनिश्चित समय के लिए सामग्री में बने रहने के लिए दिखाया गया है, और एक्सपोजर के कई साल बाद गड्ढों को खोदा जा सकता है। Etching गुण, हालांकि, प्रकाश और उच्च तापमान के संपर्क में आने से संभावित रूप से प्रभावित होते हैं, इसलिए नुकसान पटरियों के लुप्त होने को रोकने के लिए उजागर नमूनों के लंबे समय तक भंडारण में कुछ सावधानी बरतनी चाहिए।

उपयुक्त ऑप्टिकल-विश्लेषण सॉफ्टवेयर के साथ कंप्यूटरों को युग्मित माइक्रोस्कोप चरणों का उपयोग करके ईट पिट घनत्व को मापने के लिए स्वचालित तरीके विकसित किए गए हैं। ये सिस्टम "कलाकृतियों" के खिलाफ कुछ हद तक भेदभाव करने में सक्षम हैं जैसे कि नमूना सतह पर खरोंच और प्रति यूनिट क्षेत्र में पटरियों की संख्या का एक सटीक सटीक माप प्रदान कर सकते हैं। एक और तकनीक में अपेक्षाकृत पतली प्लास्टिक की फिल्में शामिल हैं, जिसमें छोटे छेद बनाने के लिए फिल्म के माध्यम से पटरियों को पूरी तरह से etched है। इसके बाद इन छेदों को स्वचालित रूप से उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोड के एक सेट के बीच फिल्म को पास करके और इलेक्ट्रॉनिक रूप से गिने जाने वाले स्पार्क्स के रूप में गिना जा सकता है जो कि एक छेद के रूप में होता है।

न्यूट्रॉन-एक्टिवेशन फॉयल

कई MeV और कम, चार्ज कणों और तेजी से इलेक्ट्रॉनों की विकिरण ऊर्जा के लिए अवशोषक पदार्थों में परमाणु प्रतिक्रियाओं को प्रेरित नहीं करते हैं। कुछ मेव के नीचे ऊर्जा के साथ गामा किरणें भी नाभिक के साथ आसानी से प्रतिक्रियाओं को प्रेरित नहीं करती हैं। इसलिए, जब लगभग किसी भी सामग्री को विकिरण के इन रूपों द्वारा बमबारी की जाती है, तो नाभिक अप्रभावित रहता है और विकिरणित सामग्री में कोई रेडियोधर्मिता प्रेरित नहीं होती है।

विकिरण के सामान्य रूपों में, न्यूट्रॉन इस सामान्य व्यवहार के अपवाद हैं। क्योंकि वे कोई शुल्क नहीं लेते हैं, कम ऊर्जा के न्यूट्रॉन भी नाभिक के साथ आसानी से बातचीत कर सकते हैं और परमाणु प्रतिक्रियाओं की एक विस्तृत चयन को प्रेरित कर सकते हैं। इन प्रतिक्रियाओं में से कई रेडियोधर्मी उत्पादों की ओर जाती हैं जिनकी उपस्थिति बाद में पारंपरिक डिटेक्टरों का उपयोग करके उनके क्षय में निकलने वाले विकिरणों को महसूस करने के लिए मापा जा सकता है। उदाहरण के लिए, रेडियोधर्मी नाभिक का निर्माण करने के लिए कई प्रकार के नाभिक एक न्यूट्रॉन को अवशोषित करेंगे। इस समय के दौरान कि इस सामग्री का एक नमूना न्यूट्रॉन के संपर्क में है, रेडियोधर्मी नाभिक की आबादी जमा होती है। जब नमूना न्यूट्रॉन एक्सपोज़र से हटा दिया जाता है, तो आबादी एक दिए गए आधे जीवन के साथ क्षय हो जाएगी। इस क्षय में कुछ प्रकार के विकिरण लगभग हमेशा उत्सर्जित होते हैं, अक्सर बीटा कण या गामा किरणें या दोनों, जिन्हें तब नीचे वर्णित सक्रिय पहचान विधियों में से एक का उपयोग करके गिना जा सकता है। क्योंकि यह प्रेरित रेडियोधर्मिता के स्तर से संबंधित हो सकता है, न्यूट्रॉन फ्लक्स की तीव्रता जिस पर नमूना उजागर किया गया है, इस रेडियोधर्मिता माप से घटाया जा सकता है। यथोचित सटीक माप की अनुमति देने के लिए पर्याप्त रेडियोधर्मिता को प्रेरित करने के लिए, अपेक्षाकृत तीव्र न्यूट्रॉन प्रवाह की आवश्यकता होती है। इसलिए, रिएक्टरों के आसपास न्यूट्रॉन क्षेत्रों, न्यूट्रॉन या न्यूट्रॉन के अन्य गहन स्रोतों को मापने के लिए सक्रियण फ़ॉइल का उपयोग अक्सर तकनीक के रूप में किया जाता है।

सिल्वर, इंडियम और गोल्ड जैसी सामग्री का उपयोग आमतौर पर धीमी न्यूट्रॉन की माप के लिए किया जाता है, जबकि लोहा, मैग्नीशियम और एल्यूमीनियम फास्ट-न्यूट्रॉन माप के लिए संभावित विकल्प हैं। इन मामलों में, प्रेरित गतिविधि का आधा जीवन कुछ दिनों के माध्यम से कुछ मिनटों की सीमा में होता है। अधिकतम संभव दृष्टिकोण वाले रेडियोधर्मी नाभिक की आबादी का निर्माण करने के लिए, प्रेरित रेडियोधर्मिता का आधा जीवन न्यूट्रॉन प्रवाह के संपर्क के समय से कम होना चाहिए। एक बार, न्यूट्रॉन क्षेत्र से नमूना हटा दिए जाने के बाद रेडियोधर्मिता की सुविधाजनक गिनती की अनुमति देने के लिए आधा जीवन काफी लंबा होना चाहिए।