معرفی اجمالی آشکارساز ها-قسمت دوم

اشکار سازی با فیلم عکاسی

دید کلی

پرتوها روی امولسیون یا خمیر عکاسی اثر می‌گذارند که با اندازه گیری این اثر می‌توان به کمیت پرتوها پی برد. امولسیون ماده نرمی است که محتوای ذرات ریز برمور نقره به قطر حدود یک میکرون است. در هر میلیمتر مکعب امولسیون حدود یک میلیارد ذره برمور نقره وجود دارد. درجه حساسیت فیلم بستگی به تراکم و قطر ذرات برمور نقره دارد. به این معنی که هر چقدر این ذرات بزرگتر و تراکم انها در امولسیون بیشتر باشد، فیلم حساس است. از این روش بیشتر برای دزیمتری پرسنل استفاده می‌شود.

طرز ساخت فیلم عکاسی

برای ساختن فیلم نخست روی ورقه نازک و شفاف پلی استر یا شیشه لایه نازکی از ماده شفاف و چسبنده و سپس روی آن بطور یکنواخت یک ورقه امولسیون عکاسی کشیده می‌شود. برای حفاظت امولسیون در مقابل عوامل خارجی ، روی امولسیون با لایه بسیار نازک و مقاومی به ضخامت ۰٫۱ تا ۰٫۵ میکرون پوشانده می‌شود. ممکن است که به منظور ایجاد حساسیت بیشتر هر دو روی فیلم با یک امولسیون و یا به منظور گسترش دامنه اندازه گیری پرتوهای با انرژی‌های کم و زیاد ، یک طرف فیلم با امولسیونی با حساسیت کم و روی دیگرش با امولسیونی با حساسیت بیشتر ، پوشانده شود.

مکانیزم اثر پرتوهای فیلم

وقتی فیلم تحت تابش قرار بگیرد، در کریستال برمور نقره اتمهای برم و نقره آزاد می‌شوند. این عمل ظاهرا هیچ گونه اثر قابل تشخیصی روی فیلم نمی‌گذارد، در حالی که روی فیلم اثر مخفی ایجاد شده است. وقتی فیلم در محلول ظهور گذارده می‌شود، اتمهای نقره و برم به‌صورت زیر به کلی از یکدیگر جدا می‌شوند و تصویر مخفی ظاهر می‌شود. اتمهای نقره روی فیلم می‌مانند و یونهای برم به مرور وارد محلول می‌شوند. سیاهی فیلم مربوط به وجود همین اتمهای نقره روی فیلم می‌باشد و واردشدن یونهای برم در محلول ظهور ، موجب افزایش غلظت محلول و کاهش تاثیر محلول ظهور روی فیلمهای بعدی می‌گردد. پس از ظهور برای این که وضع فیلم ثابت بماند، در محلول اسیدی بسیار ضعیف گذارده می‌شود. در این مرحله تمام کریستالهای برمور نقره که در آنها فعل و انفعال صورت نگرفته و سالم مانده‌اند، داخل محلول ثبوت شده، از فیلم حذف می‌شوند. نهایتا آنچه از امولسیون بیشتر روی فیلم باقی می‌ماند، همان اتمهای نقره‌اند که به‌صورت نقطه و مجموعه آنها به‌صورت لکه‌های کوچک و سیاه رنگ نمایان می‌شود.

پس میزان سیاهی فیلم بستگی به میزان پرتوگیری فیلم دارد که این می‌تواند وسیله‌ای برای دزیمتری پرتوها باشد. چون شدت اثر پرتو روی فیلم به میزان پرتوگیری فیلم بستگی دارد و همچنین میزان سیاه شدن فیلم بستگی به مدت ظاهر کردن ، نوع ، غلظت ، درجه حرارت محلول ظهور و حتی غلظت محلول ثبوت دارد، در دزیمتری پرتوها با فیلم بایستی به کلیه نکات مذکور توجه داشت.

حساسیت فیلم عکاسی به پرتوها

حساسیت فیلم به اندازه و تراکم کریستالهای برمور نقره در امولسیون و ضخامت لایه امولسیون بستگی دارد. حساسیت فیلم در برابر جذب مقدار مشخصی از پرتوها با انرژی کمتر از حدود ۲۵۰ کیلو الکترون ولت ، زیادتر و تابع انرژی پرتوهاست. لذا برای از بین بردن این عدم یکنواختی حساسیت فیلم ، قسمتهایی از فیلم با ورقه‌های جاذبی با ضخامتهای مختلف پوشانده می‌شود تا از پرتوهای با انرژی کمتر ، مقدار کمتری پرتو به فیلم برسد و تا حد زیادی تغییر حساسیت به علت تفاوت انرژی پرتوها از بین برود.

کاربرد فیلم عکاسی به عنوان بج

موقعی که از فیلم برای تشخیص میزان پرتوگیری بدن استفاده می‌شود، برای تعیین مقادیر پرتوگیری از انواع پرتوها با انرژیهای مختلف ، هر قسمت از سطح فیلم بوسیله ورق جذب کننده خاصی با ضخامت معینی پوشانده می‌شود. هر یک از این جذب کننده‌ها باید در دو طرف فیلم و در مقابل یکدیگر قرار داده شوند تا پرتو قبل از برخورد به فیلم اجبارا از آنها بگذرد. بج جعبه نازک مکعب مستطیل شکل کوچکی است و از جنس ماده‌ای هم ارزش با بافت نرم است که ورقه‌های نازک و کوچک جذب کننده از جنس آلومینیوم ، قلع ، مس و سرب مقابل هم در آن جا داده شده‌اند و فیلم درون آن قرار داده می‌شود.

دزیمتری نوترونهای کند بوسیله فیلم عکاسی

در این سیستم از برخورد غیرالاستیک ذرات نوترون به موانع حاوی عناصر بور یا لیتیم و یا ازت پرتو ذره‌ای بارداری بوجود می‌آید و این پرتوها روی فیلم اثر می‌گذارند. دزیمتری نوترونهای تند بر اساس شمارش تعداد برخوردهای الاستیک بین پرتوهای نوترون و هسته‌های عنصر هیدروژن موجود در امولسیون می‌باشد، زیرا در این برخورد پروتونهای آزاد شده روی فیلم اثر گذاشته و از خود ردپایی که قابل تشخیص و شمارش هستند، به جا می‌گذارند. دزیمتری پرتوها بوسیله فیلم صرف‌نظر از طولانی بودن مراحل آماده‌سازی فیلم ، اندازه گیری دانسیته نوری آن ، در مواقعی که میزان پرتو کم ، ولی مدت پرتوگیری زیاد باشد، به علت بی اثر یا کم اثر بودن عوامل خارجی روی فیلم نسبت به سایر دزیمترها رجحان دارد.

استفاده از فیلم برای دزیمتری پرسنل

روش استفاده از فیلم برای دزیمتری پرسنل به این صورت است که نخست به تعداد معینی از فیلمها مقادیر مشخص و مختلفی پرتو تابانده می‌شود. سپس این فیلمها همراه با فیلمهایی که پرسنل از آن استفاده کرده‌اند، یک جا با هم ظاهر و ثابت و خشک می‌شوند تا شرایط برای همه فیلمها یکسان باشد. آنگاه دانسیته نوری فیلمهایی که به آنها مقادیر معین پرتو داده شده بود، بوسیله دستگاه دانسیتومتر تعیین می‌گردد و بر اساس نتایج بدست آمده منحنی نمایش تغییرات دانسیته فیلم برحسب مقادیر پرتوهایی که به فیلم داده شده ، رسم می‌شود، .

برای تعیین میزان پرتوگیری فیلمهای مربوط به پرسنل کافیست که ابتدا دانسیته نوری هر فیلم بوسیله همان دستگاه دانسیتومتر تعیین شود. سپس با مراجعه به منحنی فوق مقدار پرتوگیری آن فیلم معلوم گردد. از منحنی پیداست که اگر میزان پرتوگیری فیلم از حدی تجاوز بکند، دانسیته فیلم ثابت و بدون تغییر خواهد ماند. پس باید توجه داشت که دزیمتری بوسیله هر نوع فیلم در محدوده معینی صحیح است و به همین منظور است که در بج‌ها دو فیلم یکی با حساسیت کم و یکی با حساسیت زیاد و یا یک فیلم که یک رخ آن دارای امولسیون با حساسیت کم و رخ دیگرش دارای امولسیون با حساسیت زیاد گذارده می‌شود.

آشکار ساز تناوبی

دیدکلی

آشکارساز تناسبی نوعی آشکارساز گازی با دو الکترود ، یکی استوانه و یکی سیمی‌ در راستای محور استوانه است. وقتی آشکارساز در ناحیه‌ای (ازلحاظ ولتاژ بین الکترودها) کار کند که در آن شماره یونهای ایجاد شده ، متناسب با انرژی اشعه باشد. در این صورت آشکارساز تناسبی نام دارد. ولتاژ اعمال شده در این آشکارساز بیشتر از ولتاژ اعمال شده در اتاقک یونیزاسیون می‌‌باشد که ولتاژ اعمال شده بین دو الکترود به اندازه‌ای بزرگ است که الکترون یونش یافته یک اتم انرژی کافی درحرکت به سوی الکترود آند بدست می‌‌آورد و انرژی الکترون به اندازه‌ای است که موجب یونش اتمهایی در مسیر خود می‌شود.

مشخصات و طرز کار آشکارساز تناسبی

آشکارساز تناسبی از یک الکترود سیلندری و یک رشته سیم مرکزی که معمولا از تنگستن می‌باشد، ساخته می‌شوند. به دلیل وضع هندسی دستگاه میدان الکتریکی در فاصله x از سیم برابر است با (E=V/xLn(b/a که درآن V ولتاژ وصل شده بین الکترودها و a و b به ترتیب شعاعهای سیم و الکترود خارجی می‌‌باشند. میدان الکتریکی در نزدیک رشته سیم خیلی بزرگتر است و با فاصله از سیم نسبت عکس دارد. بنابراین بیشترین تکثیر در نزدیکی سیم مرکزی انجام می‌‌پذیرد. حدود نصف از زوجهای یون در فاصله‌ای برابر با متوسط طول آزاد و ۹۹% زوجهای یون در هفت برابر متوسط طول آزاد از الکترود مرکزی تشکیل می‌گردند. زمان جمع آوری الکترون‌ها خیلی کوچک است. به هرحال چون الکترون‌ها خیلی نزدیک به الکترود مرکزی ایجاد می‌‌‌شوند، v ∆ مربوط به جمع آوری الکترون در الکترود مرکزی خیلی کوچک می‌باشد.

بنابراین سهم بیشتر سقوط پتانسیل مربوط به یونهای مثبت است. وجود این که یونهای مثبت کندتر از الکترون‌ها هستند، پس از عبور مسافت کمی‌ از سیم مرکزی بیشترین سقوط پتانسیل را درفاصله زمانی کوتاه بوجود می‌‌آورند. درنتیجه ، پالس مربوط به رسیدن یک زوج یون ابتدا خیلی سریع و سپس به کندی صعود می‌نماید. گاهی اوقات وقتی محل تشکیل هر یک از یونها نسبت به الکترود مرکزی متفاوت باشد، زمان تشکیل پالس‌ها نامشخص خواهدبود. در چنین حالتی زمان لازم برای الکترون‌های مختلف در رسیدن به ناحیه تکثیر یکسان نخواهد بود. تقویت کننده‌های مرحله اول یونها را جمع آوری می‌کنند تا این نامعلومی‌ را کاهش دهند.

زمان تفکیک

در آشکارساز تناسبی ، یونیزاسیون محدود به ناحیه اطراف مسیر اشعه می‌باشد. فرض کنیم که تابش ۱ در زمان t ₁ وارد شمارنده می‌شود و تابش مشابه ۲ در یک ناحیه دیگر در زمان t ₂ وارد آشکارساز می‌شود. در الکترود جمع کننده سقوط پتانسیل خواهیم داشت. اگر تقویت کننده دستگاه آشکارساز بتواند این تغیییر ولتاژ را به عنوان دو علامت الکتریکی تشخیص دهد و اگر این کمترین زمان جدایی باشد که این تشخیص امکانپذیر می‌گردد، در این صورت t ₂-t ₁ زمان تفکیک (Resolving time) برای آشکارساز تناسبی است. بنابراین زمان تفکیک (T) تابع سیستم الکتریکی است.

اگر زمان تفکیک صفر باشد، تغییر تعداد شمارش برحسب تغییر تعداد تابش باید یک خط مستقیم باشد. به هرحال اگر زمان تفکیک بینهایت باشد، این منحنی در سیستم مختصات y-x به محور x متمایل شده و بالاخره آن را قطع خواهد نمود. یعنی وقتی تعداد تابشهایی که وارد آشکارساز می‌‌شوند افزایش یابد، تعداد شمارش ثبت شده ابتدا افزایش می‌یابد و بعد از رسیدن به یک ماکزیمم به طرف صفر میل می‌کند. در این میزان شمارش صفر ، ولتاژ الکترود جمع کننده ثابت می‌‌ماند. زیرا که میزان جمع آوری یونها برابر میزان نشت یونها خواهد بود.