Разделы
сцинтилляционный метод
Название данного метода указывает, что в его основу положено явление сцинтилляции.
Некоторые вещества (сцинтилляторы) обладают той особенностью, что процесс прохождения через них ионизирующих излучений сопровождается слабыми световыми вспышками, которые могут быть обнаружены и измерены аппаратурой, обладающей высокой светочувствительностью.
Физическая основа спинтилляционного метода — возбуждение и ионизация атомов и молекул вещества при прохождении через него заряженных частиц. Через определенное время они переходят в основное состояние, испуская световое излучение, спектр которого зависит от структуры энергетических уровней атомов и молекул вещества. Вспышка света может произойти и при прохождении через сцинтиллятор косвенно ионизирующего излучения за счет вторичных частиц. При прохождении фотонов это электроны отдачи и фотоэлектроны, а при прохождении нейтронов это ядра отдачи или заряженные частицы, появившиеся в результате (n, ±)-, (n,р)-реакций и т.д.
Рассмотрим механизм высвечивания неорганического сцинтиллятора. Свечение связано с существованием центров люминесценции, обусловленных наличием каких-либо примесей.
Рис. 7.8. Механизм высвечивания неорганического сцинтиллятора.
1 — переход электрона из валентной зоны в зону проводимости,
2 — захват дырки центром люминесценции,
3 — рекомбинация электрона с дыркой на центре люминесценции,
4 — возбуждение центра люминесценции,
5 — излучательный переход в основное состояние
Для объяснения протекающих процессов воспользуемся зонной моделью энергетических уровней электронов в кристалле. Электроны в изолированных атомах могут иметь лишь некоторые дискретные значения энергии. В результате существования химических связей между атомами в кристалле, каждый энергетический уровень электрона расщепляется в непрерывный набор разрешенных уровней, называемый зоной. Совокупность разрешенных энергетических уровней для свободных электронов называется зоной проводимости, а для электронов, которые участвуют в образовании валентных связей между атомами кристалла, — валентной зоной. Для перевода электрона из связанного состояния в валентной зоне в свободное состояние в зоне проводимости необходимо передать ему энергию, равную энергии валентной связи. Эта энергия определяет ширину запрещенной зоны, разделяющей зону валентных уровней и зону проводимости. Запрещенная зона не содержит электронных энергетических уровней, если в кристалле отсутствуют примеси и дефекты структуры.
предыдущаяследующая