Burg'ulash uchun gamma detektori. Gamma nurlanish detektorlari. O'lchash tartibi

Bugungi kunda ular Rostov AESida 5.20 da uxlashganda, bam va po'latdan ishlaydigan reaktorlar) elektr energiyasini blokirovka qilganlari yaxshi.

Tashish paytida 25 Ci faolligi bo'lgan iridiyum-192 radiografik manbai yo'qolgan. Uch va etti yoshli ikki qiz buni topib, buvilariga topshirishdi, ular bu topilmani oshxona stoliga qo'yib, yetti kishilik oilani nurlanish ta'siriga duchor bo'lishdi. Keyinchalik buvisi nurlanishdan vafot etdi. U bilan birga yashagan uning qarindoshi o'z-o'zidan abort qilgan, qolgan ikkitasi jiddiy nurlanish bilan kuydirilgan, keyinchalik esa ulardan birini saraton kasalligiga olib kelgan. Bolalarning oyoq-qo'llarida 100 - 140 rem va undan yuqori mahalliy nurlanish dozalari olingan, natijada barmoqlar amputatsiya qilingan va terining bir qismi transplantatsiya qilingan (Kosset, 2002; IAEA, 1988; Ortiz va boshqalar, 2000: Weaver 1995).

1980 yil. Ukraina, Kramatorsk shahri

Soatda 200 ta rentgen nurlari chiqaradigan radioaktiv ampula yo'qoldi. Shag'al qazib olish korxonasining sath o'lchagichida ishlatilgan ampulaning natijasi Kramatorsk shahrining Gvardeytsev-Kantemirovtsev ko'chasi bo'ylab joylashgan 7-sonli uyning devoriga tushdi. Natijada 9 yil davomida radioaktiv kvartirada yashagan, 4 bola, 2 kattalar vafot etgan, yana 17 kishi nogiron deb tan olingan. ("Chernobil panelli uyning devorida" / Sharqiy loyiha 04/28/2003)

40-sonli uyning hovlisida. Novatorov ko'chasida 19, 70 ming kvadrat metr maydonda, tseziy-137 radionuklidi bilan 244 radioaktiv ifloslanish o'choqlari aniqlandi. Kontaminatsiya chuqurligi 40 santimetrni tashkil etdi. Dozalash tezligi - 1,9 R / soat. Saytni zararsizlantirish jarayonida 39,4 tonna radioaktiv ifloslangan tuproq olib tashlandi. Aholining ta'sir qilishlari haqida ma'lumot yo'q 1988 yilda o'tkazilgan takroriy tekshiruvlarda. 1990 va 1994 yillarda bu erda radiatsiya darajasi 1 mR / s gacha bo'lgan bir qator mahalliy fokuslar aniqlandi (Roshydromet Yearbook, 1996)

1996 yil. Rossiya, Roshidromet

Rossiya Gidrometeorologiya va atrof-muhit monitoringi federal xizmati har yili nashr etadigan "1995 yilda Rossiya hududidagi radiatsion vaziyat" da birinchi marta nurlanish darajasi 1 R / s dan yuqori bo'lgan radioaktiv ifloslanish joylarining kadastrini e'lon qildi. Ular Geologik qidiruv kontserni tashkilotlari tomonidan aniqlangan. Anomaliyalarning asosiy sabablari ionlashtiruvchi nurlanishning etim manbalari, radioaktiv chiqindilar, doimiy ta'sirga ega radium nurli tarkibi bo'lgan moslamalar va narsalar, radioaktiv qurilish materiallari, o'g'itlar va cüruflar edi. Tekshiruv davomida 227 aholi punktida 13634 ta radioaktiv ifloslanish joylari aniqlandi. Ularning yarmidan ko'pi shahar joylarining turar joy qismida edi. Bu yuzlab va minglab beparvosiz fuqarolar uzoq vaqt radiatsiyaga duchor bo'lgan deb taxmin qilish huquqini beradi (Roshydromet Yearbook, 1996)

Noto'g'ri qo'shnilar

Devid Xon - Yadro skauti

Keyinchalik "Yadro Boy Skaut" laqabi bilan tanilgan amerikalik o'spirin Devid Xon Detroyt chetidagi uyidagi omborxonada bider tipidagi yadro reaktorini yaratishga harakat qilgani bilan mashhur bo'ldi. Yoqilg'i sifatida u radioizotop olov sensorlari va boshqa ba'zi radioaktiv narsalardan foydalangan.

Bularning barchasi FQB va Yadroviy tartibga solish komissiyasining aralashuvi bilan yakunlandi. Devidning ombori demontaj qilindi va 39 bochkada olib tashlandi, ular Yuta shtatidagi past darajadagi radioaktiv chiqindilar uchun ko'milgan joyga ko'milgan va xovliga yaqin bo'lgan joy xayriyatki zarar ko'rmagan.

Deyvidning hikoyasi 1994 yilda AQShda bo'lgan va kimdir bu Rossiyada bu mumkin emas deb aytishi mumkin, shuning uchun ...

2013. Moskvada kollej o'qituvchisi do'stini nur bilan nurlantirdi, nima deb o'ylaysiz?

Uni o'lmas qilish uchun. "Aqlli olim" jinoiy ish ochgan politsiyani qiziqtirmoqda.

Ma'lum bo'lishicha, boqiylikka erishish uchun tadqiqotchi va uning eksperimenti uyda eksperimentlarda ishlatilgan o'n to'rt kilogramm radioaktiv moddalarni uyda saqlashgan.

Radioaktiv zargarlik buyumlari

Drezden yashil olmosi - bu tabiiy olma yashil rangidagi nok shaklidagi olmos. Ushbu navning yagona katta (41 karatli) olmos namunasi. Uning noyob rangi tabiiy radioaktivlik tufayli. 18-asrdan beri u Grunes Govölbe Drezden xazinasida saqlanib kelinmoqda.

Do'konlarda va salonlarda sotib olingan qimmatbaho toshlar, qoida tariqasida, asl ko'rinishidan uzoqdir - faqat ba'zi bir qayta ishlov berish (tozalash) yakuniy iste'molchiga etkazilgandan keyin. Mexanik kesish va abraziv qilishdan tashqari, qimmatbaho toshlar kimyoviy, termal va radioizotopli tozalanishdan o'tadi.

Agat, karnelian, topaz, olmos, turmalin, berill va boshqa qimmatbaho va qimmatbaho minerallar radiatsiyaga tushishi mumkin. Nurlanishning belgisi mineralning g'ayrioddiy, juda yorqin yoki ajralib turmaydigan rangi, g'ayrioddiy aniq naqsh bo'lishi mumkin, lekin har doim ham emas.

Ko'pgina hollarda, qimmatbaho toshlarni nurlantirish jarayoni deyarli nazoratsiz uchinchi davlatlar yadroviy reaktorlarida sodir bo'ladi. Tozalash ushbu maqsadlar uchun mo'ljallanmagan texnologik teshiklar va kirishlar yordamida amalga oshiriladi.

Bunday holda, radioaktiv elementlar yoki noturg'un elementar zarralar mineralda qolishini, qancha ushlanganligini va nurlantirilgan mineral namunalar yuzasida yoki yo'qligini hech kim nazorat qilmaydi.

Ammo shunisi aniqki, radioaktiv zargarlik buyumlari shifobaxsh tumor ostida sotiladi.

Odatda, gamma nurlanishi avvalgi alfa yoki beta parchalanish izotoplari bilan bog'liq. Beta va undan ko'p alfa zarralari odatda detektorlarning sezgir joylariga etib bormasdan so'riladi.
   Detektorlarda gamma nurlarining energiyasi va intensivligi to'g'ridan-to'g'ri aniqlanmaydi, ammo aniqlangan gamma nurlarining detektor moddasi bilan o'zaro ta'siri natijasida yuzaga keladigan ikkilamchi zaryadlangan zarralar (elektronlar va pozitonlar) yordamida.
   Gamma nurlari detektorga zarba berganda, uchta jarayonlar natijasida zaryadlangan zarralar hosil bo'ladi: fotoelektrik effekt, Kompton effekti va elektron-pozitron juftlarining shakllanishi. Fotoelektrik effekt Z 5 ga to'g'ri keladi, Compton effekti
   Natijada foto effekt  atomdan chiqib ketgan elektron energiya oladi

E e \u003d E γ - E b - E r,

bu erda E the - gamma kvantining energiyasi, E b - elektronning bog'lanish energiyasi va E r - qaytarib olinadigan yadro energiyasi. Fotoelektrik effekt xarakterli rentgen nurlanishi yoki Auger elektronlarining emissiyasi bilan birga keladi. Xarakterli rentgen nurlari o'z navbatida fotoelektr effektini keltirib chiqaradi. Bu jarayonlar natijasida hosil bo'lgan elektronlar deyarli bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi, ular ko'pincha detektorda so'riladi va ulardan kelgan signallar yig'iladi. Shunday qilib, gamma nurlarining deyarli barcha energiyalari elektronlarga o'tkaziladi.

Detektorning javob berish funktsiyasida fotoelektrik effekt yuqori cho'qqiga to'g'ri keladi -   fotopik .
   Natijada komtonning sochilishi  energiyaning faqat bir qismi elektronga o'tkaziladi.

E e \u003d E γ - E γ´,

bu erda E γ va E γ´ tarqalgunga qadar va undan keyin gamma nurlarining energiyalari, E e - fotoelektr energiyasi, m 2 - elektronning qolgan energiyasi, θ - gamma-nurlarning tarqalish burchagi. Komptonning tarqalishi natijasida elektronga o'tkazilishi mumkin bo'lgan maksimal energiya (θ \u003d 180 ° da),

Katta hajmli detektorlarda tarqoq gamma-kvantning bir qismi bir yoki bir nechta noaniq shovqinlarni boshdan kechirishi mumkin, natijada detektordagi birlamchi gamma-nur hodisasining barcha energiyalari to'liq so'riladi. Shu munosabat bilan fotopik odatda chaqiriladi to'liq assimilyatsiya cho'qqisi . 1-rasmda 137 Cs eksperimental spektri va uning nazariy “idealizatsiyasi” ko'rsatilgan. Umumiy assimilyatsiya cho'qqisi va Kompton tarqalishining chekkalari bu tizimning energiya o'lchamlari bilan bog'liq.

Backscatter cho'qqisi bilan bog'liq  180-ga yaqin burchak ostida detektorni o'rab turgan materiallarga Compton sochilib ketishi natijasida detektor ichiga tushib, fotoelektrik effekt yuzaga keladi. Ularning energiyalari mos ravishda tengdir

Shaklda 2-rasmda fotoelektrik effektning tasavvurlar, Kompton effekti va germaniy va kremniyning energiyaga bo'lgan juftlik shakllanishi bog'liqligi ko'rsatilgan.

Shunday qilib, 1 MeV energiyada Compton tasavvurlarining fotoelektrik effekt kesimiga nisbati ~ 90 bo'ladi. Shaklda 4-rasmda 1 MeV gamma-nurli energiya spektri ko'rsatilgan.

Ulanish Elektron-pozitron gamma nurlarining energiyasi katta 2mc 2 \u003d 1022 keV bo'lganida mumkin bo'ladi. Bunday holda, gamma nurlarining barcha energiyalari elektron va pozitronga o'tkaziladi. Agar elektron ham, pozitron ham yassi materialiga singib ketgan bo'lsa, umumiy momentum gamma nurlarining energiyasiga mutanosib bo'ladi va hodisa to'liq yutilish cho'qqisiga o'rnatiladi. Biroq, pozitron yo'q qilishi mumkin. Bunday holda, har biri 511 keV energiyaga ega bo'lgan ikkita gamma kvant hosil bo'ladi. Agar ushbu yo'q qilinadigan gamma-kvantlardan biri o'zaro ta'sir qilmasa, detektordan chiqib ketgan bo'lsa, unda detektorda to'plangan umumiy energiya hosil bo'ladi.
  E γ - 511 keV. Bunday tadbirlar birgina ketishning eng yuqori cho'qqisiga ko'tariladi (5-rasmga qarang). Agar ikkala halokatli gamma kvanti detektordan chiqib ketsa, u holda bu hodisa ikki tomonlama emissiya cho'qqisida (E γ - 1022 keV) aks etadi.

Genetika bilan bog'liq bo'lgan bir nechta gamma nurlaridan signallarni umumlashtirish.
Agar namunada gamma o'tishlarning kaskadlari amalga oshirilsa, ular odatda deyarli bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi. Ushbu parchalanish bilan birga keladigan kaskad gamma nurlarining detektorga tushishi va ularning energiyalari qo'shilishi nolga teng bo'lmagan ehtimolligi bor. 6-rasmda 60 Co ning parchalanish sxemasi ko'rsatilgan. Beta parchalanishi natijasida hosil bo'lgan 60 Ni qo'zg'alish holati uning qo'zg'aluvchanlik energiyasini kaskad tomonidan zaryadsizlantiradi va kaskadning ikkinchi gamma o'tishini boshdan kechirgan qo'zg'algan holatning o'rtacha umri (2 +) 60 Ni (7 ∙ 10 -13 s) nisbatan kam. spektrometrning reaktsiya vaqti (~ 1 ms). Shunday qilib, agar ikkala gamma kvant ham detektorga kirib, unda to'liq singib ketgan bo'lsa, spektrometr uni kaskadning gamma kvantining jami energiyasi bilan bitta gamma kvantini ichiga tushgandek o'rnatadi. Bunday hodisalarning ehtimolligi kaskadli gamma nurlarini ro'yxatga olish samaradorligi, ularning burchak korrelyatsiyasi va manba-detektor geometriyasi bilan belgilanadi. Shunga o'xshash holat β + parchalanish bilan birga keladigan gamma nurlarini ro'yxatdan o'tkazishda yuzaga keladi. Shaklda 7. 22 Na ning β + faol manbai gamma nurlarining spektri ko'rsatilgan, bunda anhilasyon gamma kvantining energiyasi va gamma qo'zg'alish holatidan 22 Ne yadrosining tuproq holatiga o'tish energiyasining yig'indisi ko'rinadi.

Gamma va rentgen spektrometrlarini aniqlovchi vositalar.
Gamma-nurli spektrometriyada ishlatiladigan sintilatsion detektorlar orasida NaI (Tl) detektorlari etakchi o'rinni egallaydi. Yaqin vaqtgacha ular sintilatsion detektorlar orasida energiya sig'imi bo'yicha eng yaxshi deb hisoblangan (~ 10%). NaI (Tl) detektorlari katta hajmda, mos ravishda yuqori samaradorlik va nisbatan arzon bo'lishi mumkin. Bizmut germanatidan (BGO) va lantan bromididan (LaBr 3 (Ce)) ajratgichlar ham spektrometriya uchun ishlatiladi. BGO detektorlari NaI (Tl) detektorlariga qaraganda pastroq aniqlikka ega, ammo Z kattaroq bo'lgani sababli ular eng yuqori / Kompton nisbatiga ega. LaBr 3 (Ce) detektorlarining yangi avlodi o'lchamlari NaI (Tl) detektorlaridan taxminan ikki baravar yaxshi. NaI (Tl) detektorlari bilan bir xil hajm uchun ularning to'liq yutilish cho'qqisiga nisbatan ularning samaradorligi ~ 1,3 baravar yuqori. Bundan tashqari, LaBr 3 (Ce) ning vaqtinchalik xarakteristikalari NaI (Tl) ga qaraganda sezilarli darajada yaxshi.
   Sintilatatorlar o'rniga Ge detektorlaridan foydalanish, ayniqsa, katta hajmdagi germaniy detektorlarini ishlab chiqarish texnologiyasi o'zlashtirilganda, gamma-nurli spektroskopiya imkoniyatlarini sezilarli darajada kengaytirishga imkon berdi. HPGe detektorlarining energiya o'lchamlari NaI (Tl) detektorlariga qaraganda taxminan 30 baravar yaxshiroq. Natijada, ko'rinmaydigan ko'p darajalar germaniy detektorlari tomonidan osongina aniqlandi (9-rasmga qarang).

• Talablar:  Servikal va vaginal saraton uchun signal (sentinel) limfa tugunlarini (SU) sintigrafik o'rganish ginekolog-onkologga limfadenektomiya paytida metastatik limfa tugunlarini topishga imkon beradi. Ginekologik onkologiyada SU kontseptsiyasida jarrohlik gamma detektorlarining roli operatsiya paytida ham (operatsiya davomida) ham teri orqali (teri orqali) lokalizatsiyalashdir. Signal limfa tugunlarini aniqlash uchun operatsiya davomida qo'lda kollimatsion gamma detektorlari ko'proq foydalanilmoqda.
• Materiallar va usullar:  Turli xil aniqlash usullari yordamida qo'lda ishlaydigan gamma detektorlarining qiyosiy bahosi: Neoprobe 1500, Europrobe, Gamma Finder ®, Gamma Ray Prospector GRP1 va GRP2. Laboratoriya sinovlari o'tkazildi, ta'sirchanlik (sezgirlik), mekansal aniqlik va burchak (burchak) sezgirlik baholandi.
• Natijalar:  Har bir gamma test natijalari umumlashtirildi va muhokama qilindi.
• Xulosa:  Gamma-namunalarning imkoniyatlari va kamchiliklari to'g'risida ma'lumot tegishli moslamani tanlash bilan bog'liq holda ko'rib chiqilishi kerak.
• Kalit so'zlar: Intraoperativ gamma detektorlari, gamma detektorlari, signal limfa tugunlari.

Kirish

Servikal va vaginal saratondagi limfa tugunlari ko'k rangdagi radioizotoplar yoki ikkala izotopning kombinatsiyasi yordamida aniqlanishi mumkin. To'qimalarni lokalizatsiya qilish uchun qo'lda ushlab turadigan detektorlardan foydalanish texnologiyasi birinchi marta 1960 yilda Myers tomonidan tasvirlangan va shu bilan birga, "signal limfa tugunlari" atamasi birinchi bo'lib Ernest Guld va boshqalar tomonidan ishlatilgan. 1977 yilda Ramon Cabanas ushbu yaqinlashuvning ikkita elementini birlashtirgan birinchi bo'ldi: limfa xaritasi va SS identifikatsiyasi. O'shandan beri turli xil materiallar, turli o'lchamdagi detektorlar va kollimatorlardan iborat qo'lda ishlaydigan gamma-nur detektorlarining keng doirasi mavjud. Jarrohlik uchun ishlatiladigan gamma detektorlari ikkita asosiy tarkibiy qismdan iborat: kuchaytirgichli gamma-sezgir kristallni o'z ichiga olgan qo'l sensori va o'quvchi. Detektorga kirgan gamma fotonlar soni va aniqlangan fotonlar soni o'rtasidagi nisbat namunadagi detektorning samaradorligini aks ettiradi. Bu kristalning materialiga, uning o'lchamiga va gamma energiyasiga bog'liq. Namunaning asosiy ishlash qobiliyati fazoviy aniqlik, sezgirlik, hisoblash tezligining chiziqliligi va burchak sezgirligi bilan belgilanadi.

Ushbu tadqiqotning maqsadi mavjud gamma-detektorlarni va ularning limfa tugunlarini lokalizatsiya qilish qobiliyatiga qarab ularning tartibini taqqoslash.

Materiallar va usullar

Quyida keltirilgan qo'l ushlagichlari bilan taqqoslangan o'lchovlar tibbiy yadroviy laboratoriyada o'tkazildi:

• Neoprobe 1500 (Neoprobe Corporation, Dublin, Ohayo, AQSh)
• Yevropa (Eurorad, Sevres, Frantsiya)
• Gamma Finder ® (W.O.M., Ludvigsstadt, Germaniya)
• Gamma Ray Prospektor GRP1 (Gdansk Texnik Universiteti, Polsha)
• Gamma Ray Prospektor GRP2 (Gdansk Texnik Universiteti, Polsha)

Quyida ushbu qurilmalarning bozorda mavjud bo'lgan qisqacha tavsifi, jumladan ularning dizayni tafsilotlari, aniqlash ehtimolini oshirish uchun tegishli usullarni topish mumkin:

• Neoprob 1500, detektor 19 mm (1-rasm)
  • detektor turi - CdTe kristalli
  • energiya iste'moli oralig'i: 20 dan 150 kVgacha
  • ekranlash: diametri 9 mm bo'lgan volfram kollimatori
  • uzunligi: 170 mm, diametri 19 mm (25 mm - tashqi kollimator bilan)
• Evrop, 1-detektor (2-rasm)
  • yassi turi - ko'chki fotodiodli (APD) CSL (Tl) kristalli
  • energiya iste'moli oralig'i: 110 keV dan 1 MeV gacha
  • ekranlash: diametri 6 mm bo'lgan volfram kollimatori
  • uzunligi: 174 mm, diametri 16 mm (19 mm - tashqi kollimator bilan)
• Evrop, detektor 2 (2-rasm)
  • detektor turi - CdTe kristalli
  • quvvat sarfi: 20 dan 364 keVgacha
  • ekranlash: diametri 4 mm bo'lgan volfram kollimatori
• Gamma Finder ® (3-rasm)
  • detektor turi - CdTe kristalli
  • energiya iste'moli oralig'i: 40 dan 150 kVgacha
  • ekranlash: yo'q, namunaning diametri 10 mm
  • uzunligi: 165 mm, diametri 11 mm (14 mm - tashqi kollimator bilan)
• Gamma Ray Prospektor GRP1 va GRP2 (4-rasm)
  • yassi turi - Nal (Tl), rasmni kattalashtiruvchi (PMT)
  • energiya iste'moli oralig'i: 20 keVdan 1 MeV gacha
  • qalqon: qo'rg'oshin kollimator, teshik diametri 10 mm
  • sinov GRP1 (oldingi versiyasi)
  • uzunligi: 170 mm, diametri 25 mm
  • gRP2 sinovi (kechiktirilgan versiya)
  • uzunligi: 150 mm, diametri 19 mm (25 mm - tashqi kollimator bilan)

O'lchash tartibi

Barcha o'lchovlar 0,185 dan 18,5 MBq oralig'ida turli xil texnetiy-99m faolligi yordamida amalga oshirildi. Ta'sirchanlik, burchak sezgirligi va fazoviy piksellar sonining o'lchovlari o'lchandi. 1-jadvalda gamma namunalarida ishlatilgan detektor turlarining asosiy tavsiflari keltirilgan.

1-jadval. Har xil turdagi detektorlarning asosiy parametrlari

Uskunalar 0,185 MBq va 18,5 MBq faolligi bilan 99 metrli texnetiumda sinovdan o'tkazildi. Sinovlar uchta o'lchov guruhini o'z ichiga oldi:

• Ta'sirchanlik sinovi  - namuna va manba orasidagi masofaga nisbatan o'qishlar sonini aniqlash. O'lchovlar uchta masofada amalga oshirildi: 30, 50 va 100 mm, yig'ish vaqti 1 s va manba faolligi 18,5 MBq. Vaginal saraton holatida SU ni jarrohlik usulida aniqlashda 30 mm masofa va para-aorta tekshiruvida 100 mm masofa eng tipik ko'rinadi.
• Burchaklar sezgirligi sinovi  - manbadan doimiy masofada namunaning o'qidan og'ish darajasiga qarab o'qishlar sonini aniqlash. O'lchovlar -90 ° dan + 90 ° gacha bo'lgan burchaklar oralig'ida amalga oshirildi, yig'ish vaqti 1 s va manba faolligi 18,5 MBq.
• Fazoviy o'lchovni o'lchash  - namunaning ikkita yaqin joylashgan radioaktiv manbalarni ajrata olish qobiliyatini aniqlash. O'lchovlar radioaktiv manbadan 15 mm, 20 mm va 25 mm masofada joylashgan stakanga ikkita radioaktiv yorliq yordamida, yig'ish vaqti 1 s bo'lgan (0,185 MB). O'lchov sxemasi sek. 5-7.

Natijalar

O'lchovlar sek. Da ko'rsatilgan diagrammalarga muvofiq olib borildi. 5-7. Tanadan tashqarida o'tkazilgan test natijalari 2-jadvalda va 2-rasmda keltirilgan. 5-7. 2-jadvalda sinovdan o'tgan namunalarning sezgirligini taqqoslash natijalari ko'rsatilgan.

Eng yuqori sezuvchanlik GRP qurilmalarida, o'rtacha - Gamma Finder ® va Evroprobda, eng kami - 19 mm Neoprobe tizimida aniqlandi.

GRP-lar eng yuqori hisoblash tezligiga ega bo'lishiga qaramay, maksimal o'lchamlari Evro-1da ko'rsatildi, keyin GRP1, GRP2 va Europrobe 2 o'rtacha aniqlikni ko'rsatdi, minimal o'lcham Gamma Finder ® va Neoprobe 1500-da olingan.

Fazoviy o'lchash tahlilini aniqlashtirish uchun biz sifat koeffitsientidan foydalandik (eng past darajagacha), bu fantomlar tomonidan olingan namunalar soni va ular orasidagi namunalar soni o'rtasidagi nisbatdir (8-11-rasm). 15 mm masofada Evroprobe 1 eng yaxshi natijalarni ko'rsatdi, keyin Europrobe 2, Gamma Finder ® va GRP2 (9-rasm).

20 mm uchun shunga o'xshash yaxshi natijalarni Europrobe 1 va GRP2, keyin Europrobe 2 va Gamma Finder ® ko'rsatdi (10-rasm).

25 mm uchun eng yaxshi natijalarni GRP2, keyin Europrobe 1, Europrobe 2 va Gamma Finder ® ko'rsatmoqda (11-rasm).

Muhokama

Jarrohlik paytida SU ni tanib olish nafaqat limfa kollektorini ko'k rangga ega tugunlarni aniqlash uchun vizual tekshirishga, balki SU ning radioaktiv kolloidini gamma-ray namunasidan foydalangan holda aniqlashga ham asoslangan. Gamma detektori bilan namuna limfatik xaritalashni amalga oshirishda odatiy holga aylandi. Ushbu protsedura hozirda ko'krak bezi saratoni va melanoma uchun qo'llaniladi. Bir necha tadqiqot guruhlari, shuningdek, ushbu usulni qalqonsimon saraton va ginekologik va neyroendokrin o'smalar uchun baholadilar. Bu yadro tibbiyotida va jarrohlik sohasida qimmatbaho vositaga aylandi, bu lezyon joyidan to'g'ridan-to'g'ri limfa drenajini oladigan har qanday limfa tugunini aniqlashdir.

Shunga ko'ra, jarroh va dozimetrist operatsion gamma-nur namunasini tanlashda birgalikda ishlashlari kerak va operatsiyaga qo'yiladigan talablar sotiladigan namunalarning ko'rsatkichlariga mos kelishi kerak. Sinab ko'rilgan namunalarning ko'pi laboratoriya sinovlarida qoniqarli darajada ishladi. Bizning tadqiqotimizda, shifokorlarning fikriga ko'ra, Evroprob eng yaxshi ergonomik fazilatlarni ko'rsatdi. Ta'sirchanlikni tahlil qilishda GRP2 eng yaxshi natijani ko'rsatdi. Ta'sirchanlik kam to'plangan limfa tugunlarini tanib olishda va chuqur joylashishda va kiritilgan radionuklidlarning faolligini pasaytirishda, SU texnologiyasi protseduralarida barcha bosqichlarda ishtirok etgan bemorlar va xodimlar tomonidan qabul qilingan nurlanish dozasini kamaytirish uchun muhim omil hisoblanadi. Xavfsizlik tanlov jarayonida muhim omil hisoblanadi.

Ta'sirchanlikni baholash natijalaridagi farq detektorlarda ishlatiladigan sensorlarning har xil turlari bilan izohlanadi. Eng yuqori sezgirlikni Nal sintilatsion hisoblagichi (Tl) bilan fotomultiplayer naychasi (PMT), keyin esa Csl (Tl) yordamida detektorlar oldinga surilgan fotodetektor (APD) va CdTe kristalli sensorlar (2-jadval) ko'rsatdilar. Sensorning yaxshi sezgirligiga qaramay, Csl (Tl) + APD Europrobe, Gamma Finder ®-ga nisbatan bir oz pastroq tan olish ko'rsatkichini ko'rsatdi. Bu, ehtimol, Evroprob kollimatorining dizayni bilan bog'liq. Neoprobe 1500 eng past o'qishlar sonini berdi. Bu uning erta bajarilishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin va aslida taqqoslashda bu eng qadimgi model.

Xuddi shu tadqiqotchilar fazoviy o'lchovga erishish uchun burchakli (burchakli) o'lchamlarni olish kerakligini ta'kidlaydilar. Bizning tadqiqotimizda Gamma Finder ® Evroprob 2 bilan taqqoslaganda yaxshi fazoviy piksellar sonini berdi (9-rasm), uning burchak o'lchamlari eng past edi (8-rasm). Sensor dizayni tafsilotlari to'g'risida ma'lumot yo'qligiga qaramay, natijalar detektorlarning faol yuzasiga yaqin joylashtirilgan kichik CdTe kristalini taklif etadi.

Bu xususiyat ayniqsa yaqin aloqada bo'lgan kichik radioaktiv manbalarni (issiq tugunlarni) aniqlash uchun juda yaxshi ishlatilishi mumkin. Shuning uchun Gamma Finder ® qalqonsimon bez, ayol jinsiy a'zolari, ko'krak yoki melanomadagi saraton kasalligining holatini baholash uchun ishlatilishi kerak. Uning o'lchamlari qorin bo'shlig'ida, ayniqsa tos mintaqasida, bachadon bo'yni yoki rektal saraton bo'lsa, SU ni aniqlashda asoratlarni keltirib chiqarishi mumkin. Yuqori sezgir sensorlar va yuqori sifatli ekranlash yordamida Evroprobe 1-dagi texnologik jihatdan rivojlangan volfram kolimatorlari yordamida yaxshi burchak o'lchamlari olindi. Eng past ball Gamma Finder ®-da aniqlanmagan turdagi kollimator bilan (ehtimol oddiy dizaynda) topilgan.

Yaxshi ekranga ega detektorlar va ilg'or kollimator eng yaxshi burchak sezgirligini ta'minlaydi. Bu CS, paraorta CS-ni chuqur lokalizatsiya qilish uchun yoki CS konteyner yaqinida in'ektsiya qilinadigan modda bilan joylashtirilgan hollarda zarur. Maksimal fazoviy va burchak o'lchamlarini Evroprobe 2 (16 mm detektor), keyin GRP2 (7-11-rasm) ko'rsatdi. Fazoviy o'lchov natijalari detektorlardagi kollimatorning dizayni bilan bevosita bog'liq edi. 15 mm masofada Europrobe 1-da ishlatiladigan ilg'or kollimatorning afzalliklari ko'rinadi; 20 mm dan oshiq masofada arzon qo'rg'oshin kollimatorlari mos keladi. Kambag'al GRP2 natijalari kollimator tuynukining nisbatan katta (10 mm) diametridan kelib chiqadi. Teshik diametri 5 mm bo'lgan kollimatordan foydalanish Evroprob bilan taqqoslanadigan natijalarni beradi. Kamchilik - bu sezgirlikning pastligi, garchi u Evroprob 1-ga nisbatan yuqoriroq bo'lsa ham.

Ginekologiyada kelgusida ko'rib chiqish va SU ni aniqlash uchun qo'lda ushlab turadigan detektorni tanlash to'g'risida qaror qabul qilinsa, narx samaradorligi muhim parametrga aylanishi mumkin. GRP2 ni tanlash uning arzon ishlashi bilan yaxshi ishlashini tahlil qilishda qiziqarli echim ekanligini osongina ko'rsatishingiz mumkin.

Laboratoriya ishini olib borganimizdan so'ng, jarrohlikda SU ni muvaffaqiyatli aniqlash qo'lda ishlaydigan gamma detektorlarining ish sifatiga bog'liq bo'lishi mumkin degan xulosaga kelishimiz mumkin. Ginekologik onkologiya sohasida, masalan, burchak o'lchamlari, sezgirlik va tegishli ergonomik parametrlar kabi maqbul ishlash xususiyatlariga ega bo'lgan detektorga ega bo'lish juda muhimdir. Detektorlarni tanlashdan oldin, gamma detektorlarining imkoniyatlari va operatsiya ichidagi cheklovlar haqida ma'lumot baholanishi kerak.

Rasmlar ro'yxati

• Shakl 1. Neoprobe sensori bo'lgan detektor, diametri 19 mm, kollimator bilan
• Shakl 2. Evropob sensori bo'lgan detektor, diametri 16 mm - o'ngdagi fotosuratda, diametri 14 mm - chapdagi fotosuratda.
• Shakl 3. Simsiz Gamma Finder ®
• Shakl 4. Tadqiqot uchun gamma-nur sensori, GRP1, kollimator bilan birgalikda (yuqorida rasmda); GRP2 va kollimator (quyidagi rasmda)
• Shakl 5. Sezgirlikni o'lchash uchun geometrik parametrlar
• Shakl 6. Burchaklar sezgirligini o'lchashda geometrik parametrlar
• Shakl 7. Mekansal piksellar sonini o'lchash uchun geometrik parametrlar
• Shakl 8. Tekshirilgan detektor uchun burchak o'lchamlari
• Shakl 9. 15 mm masofada xayoliy issiq tugunlar bilan fazoviy aniqlik
• Shakl 10. 20 mm masofada joylashgan xayoliy issiq tugunlar bilan fazoviy aniqlik
• Shakl 25 mm masofadagi xayoliy issiq tugunlar bilan fazoviy aniqlik

7-rasm. Spektrometrik detektorlarning blok diagrammalari

1) Sintilatsiya. 2) Yarimo'tkazgich.

Sintilyatsiya detektorlari - bu fotomultiplier naychasiga (PMT) optik ravishda bog'langan kristalli sintilator. Ko'pincha sintillatuvchi sifatida natriy NaI (Tl) tomonidan faollashtirilgan natriy yodid kristalli ishlatiladi; CsI \u200b\u200b(Tl) va Bi 4 Ge 3 O 12 kristallari ham ishlatiladi. Yorug'lik oqimi kristal ionidan o'tib, va / yoki ko'p miqdordagi atomlarni qo'zg'atganda paydo bo'ladigan elektronlar (pozitronlar). Ushbu zarralarning maksimal diapazoni, qoida tariqasida, kristal hajmidan aniq kichikdir va deyarli barcha kinetik energiya sintillatorga o'tkaziladi. Qo'zg'alish energiyasining asosiy qismi issiqqa aylanadi va uning bir qismi ta'kidlanadi: yorug'lik fotonlarining soni so'rilgan γ-nurlanish energiyasining 1 kV uchun o'rtacha 10 ÷ 100. Bunday holda, yorug'lik pulslariga aylantirilgan qo'zg'alish energiyasining qismi berilgan kristal uchun doimiy qiymatdir. Shuning uchun alohida sintilatsiyani tashkil etadigan fotonlar soni zaryadlangan zarralarning kinetik energiyasiga mutanosibdir, ya'ni. kristalga o'tkazilgan γ-kvant energiyasining ulushi. PMT fototodiga kirgan yorug'likning miltillashi elektr maydonida tezlashadigan va birinchi dinodga tushgan elektronlarning chiqishini keltirib chiqaradi. Dynodlar tizimidan o'tadigan elektron oqimi ko'chkiga o'xshash tarzda 10 5 ÷ 10 7 martaga ko'payadi va PMT anodidan elektr pulslari qayd etish uskunasiga kiradi. Anodga tushgan ko'chkidagi elektronlar soni fototoddan tushirilgan elektronlar soniga mutanosibdir, bu esa o'z navbatida yorug'lik chiroqlarining intensivligi bilan belgilanadi. Shunday qilib, fotomultiperning chiqishidagi signallarning (impulslarning) amplitudalari birlamchi jarayonlarda sintillator atomlariga gamma kvantasi tomonidan yuborilgan energiya bilan mutanosibdir. Elektron ko'chkining rivojlanishi va PMT anodida signalning shakllanishi 10 - 9 ÷ 10 - 8 sek. Bu davr noorganik kristallar (fotonlarning NaI (Tl) ~ 2 · 10 - 7 s) bilan fotonlarning tarqalish vaqtiga qaraganda qisqaroqdir, bu sintilyatsion detektorlarning hal qilish vaqtini belgilaydi.

Harakat yarim Supero'tkazuvchilar detektorlari yassi ishchi moddani (kremniyning bitta kristalli yoki ultrabinafsha germaniy) zaryadlangan zarrachalar bilan uning ionlanishiga asoslangan. Bitta elektron - bo'sh joy juftligini shakllantirishga sarflangan o'rtacha energiya mos ravishda germaniy va kremniy uchun 2,9 va 3,8 eV ni tashkil qiladi. Detektorning ishchi hajmi ichida tormozlash paytida elektronlar (pozitronlar) elektrodlarga qo'llaniladigan kuchlanish ta'siri ostida harakatlanadigan juda ko'p bepul zaryad tashuvchilarni (elektron - bo'sh joylar) hosil qiladi. Natijada, detektorning tashqi pallasida elektr pulsi paydo bo'ladi, bu γ-kvantning so'rilgan energiyasiga mutanosibdir. Ushbu signal keyinchalik kuchaytiriladi va qayd etiladi. Ge va Si zaryad tashuvchilarining yuqori harakatchanligi zaryadni taxminan 10 - 8 −10 - 7 sekund ichida to'plashga imkon beradi, bu yarimo'tkazgich detektorlarining yuqori vaqtli hal qilinishini ta'minlaydi. Ushbu detektorlar (shuningdek, sintilyatsion detektorlar) yuqori hisoblash stavkalarini piksellar soniga tuzatishsiz yozib olishga imkon beradi.

Yuqoridagilarga asoslanib, kvant detektor moddasi bilan o'zaro ta'sirlashganda, quyidagi ta'sirlar yuzaga keladi:

Fotoeffekt: γ-kvant elektronni atomning elektron qobig'idan uradi va unga barcha energiyani uzatadi.

Komptonning tarqalishi: a-kvant elektronni urib yuboradi va energiyaning bir qismini unga o'tkazadi. Natijada elektron va ikkinchi darajali γ-kvant hosil bo'ladi, ular detektordan uchib ketishi mumkin.

Elektron-pozitron juftligining shakllanishi: e + va e juftlari hosil bo'ladi, γ-kvant energiyasi esa 511 x 2 \u003d 1022 keV ga kamayadi.

Shunday qilib, γ kvant detektorga kirganda, u:

1) Detektorda to'liq so'riladi. Bunday holda, elektr pulsining amplitudasi γ-kvant energiyasiga mutanosib bo'ladi.

2) Detektordagi energiyaning bir qismini yo'qotib qo'ying (Kompton tarqalishi yoki juftlanishi) va detektordan uchib keting. Elektr pulsining amplitudasi detektorda qolgan γ-kvant energiyaning qismi bilan mutanosibdir.

Umumiy energiya yutilishining cho'qqisi (SPP) gamma nurlari energiyasiga mutanosibdir. Siz pozitsiyaning energiyaga bog'liqligini qurishingiz mumkin. Qoida tariqasida, u chiziqli. O'lchash vaqti t davomida har bir kanalda to'plangan pulslarning soni hisoblab chiqiladi va natijada apparat spektri olinadi. Bu diskret tarqalish bo'lib, uning absissa o'qida kanal raqamlari (signal amplitüdlari, energiya E γ) chizilgan va ordinat o'qida kanallarda to'plangan pulslar soni ko'rsatilgan (8-rasm).

8-rasm. Yarimo'tkazgich (HPGe) va sintilatsiya (NaI) detektorlari yordamida olingan 60 Co spektr

Shunday qilib, ADC kirishiga keladigan signallarning amplitudalari o'lchanadi va detektor tomonidan so'rilgan E energiyasiga bog'liq bo'lgan v 1 ± Δv 1, v 2 ± Δv 2, ... vn ± Δv n ga teng keladigan impulslar har bir kanalga tushadi. 1 ± ΔE 1, E 2 ± ΔE 2, ... E n ± ΔE n. Keyinchalik, bu gistogramma u yoki bu matematik modeldan, masalan, Gauss funktsiyasidan foydalangan holda, tekis egri bilan yaqinlashtirildi.

Kanal raqamlarini γ-kvant energiyasiga to'g'ri keltirish uchun spektrometr energiya uchun kalibrlanadi. Shu maqsadda bir nechta standart manbalarning spektrlari yig'ilib, har bir spektrda umumiy yutilish cho'qqilarining markazlariga mos keladigan kanal raqamlari aniqlanadi. Ushbu kanallarga Eγ (yoki E X) ga tegishli jadval qiymatlari belgilanadi va n spektrometrning kanal raqamiga energiyaning bog'liqligini chiziqli yaqinlashtirish amalga oshiriladi:

E γ \u003d a + bn (1)

Radiatsion spektrometriyada ishlatiladigan detektorlarning muhim xususiyati ularning nisbiy energiyasi (amplituda) o'lchamidir - fotopik cho'qqining kengligi uning yarim balandligidagi (Vt) bu cho'qqiga to'g'ri keladigan E um kvant energiyasiga nisbati. W / E γ qiymati qancha past bo'lsa, asbob spektrining aniqlangan chiziqlari shunchalik yaxshi bo'ladi (9-rasm).

Shakl 9. Detektorning nisbiy energiyasi (amplituda) o'lchamlari

Vt cho'qqisi, asosan zaryad tashuvchilar sonining (n e) statistik tarqalishi sababli, detektor chiqishidagi amplituda o'zgaruvchanligini aks ettiradi. Zaryad tashuvchilar qanchalik ko'p bo'lsa, kichikroq (Poisson qonuniga ko'ra) nisbatan standart og'ish δ \u003d 1 / (ne) ½ va amplituda o'lchamlari yaxshiroqdir. PMT va yarimo'tkazgich - juda ko'p miqdordagi elektron bo'sh joy. Masalan, E γ \u003d 600 keV energiyasi NaI kristaliga singdirilganda, birinchi dinoda 200 dan kam elektronlar to'qnashadi, bu esa chiqish pulsida ~ 7% tarqaladi. Bir xil energiyaning um kvanti so'rilganda, germaniy kristalda ~ 20,000 zaryad tashuvchisi hosil bo'ladi, natijada yarimo'tkazgichli detektorlarning (V / E 0 \u003d 0.003 ÷ 0.009) 1000 ÷ 100 keV diapazoniga nisbatan ancha yaxshi nisbati aniqlanadi ( 0,06 ÷ 0,1).

Ba'zi radionuklidlar parchalanish hodisasiga bir nechta gamma kvantlarini chiqaradilar. Masalan, Tl-208 parchalanishi paytida bir vaqtning o'zida 583 va 2614 keV energiya bilan ikkita gamma kvant hosil bo'lishi mumkin. Agar ikkalasi ham detektorga tushib qolsa, ular 583 + 2614 \u003d 3197 keV energiya bilan bitta nur nurida qayd etiladi. Detektorda γ-kvantning bir vaqtning o'zida urish ehtimoli, namuna detektor ichkarisida - "quduqda" joylashganda juda katta. Ushbu hodisa natijasida spektrogrammada ikki γ-kvant energiya yig'indisiga teng energiya bilan tepalik paydo bo'ladi. Ushbu cho'qqiga yig'ilish cho'qqisi deyiladi (10-rasm).

10-rasm. Xulosa cho'qqisi

Sintilatsion detektor va yarimo'tkazgichli detektor o'rtasidagi asosiy farqlar quyidagicha:

Yarimo'tkazgich detektori yuqori aniqlikka ega;

Yarimo'tkazgich detektori uchun IFR holati yuqori kuchlanishdan mustaqil, shuning uchun IFR pozitsiyasining pastki harorati va vaqt pasayishi;

Sintilatsiya detektori odatda yanada sezgir;

Sintilyatsiya detektori arzonroq va ishlash osonroq.

Yadro fizikasi va elementar zarralar fizikasida, shuningdek o'z amaliyotida radioaktiv zarralarni ishlatadigan ko'plab tibbiyot sohalarida (tibbiyot, sud-tibbiyot fanlari, sanoat nazorati va boshqalar) zaryadlangan zarralar va fotonlarni aniqlash, aniqlash, spektral tahlil qilish muhim o'rin egallaydi. yuqori energiya (rentgen va gamma nurlari). Avval rentgen va gamma-nur detektorlarini, so'ngra zaryadlangan zarrachalar detektorlarini ko'rib chiqing.

Rentgen va gamma nurlanishini aniqlovchi vositalar.

Shakl 15.19. Proporsional zarracha hisoblagichi.

Ionizatsiya kamerasi, proporsional hisoblagich, Geiger hisoblagichi. Ushbu detektorlar silindrsimon (qoida tariqasida) kameradan, diametri bir necha santimetrdan va markazda o'tadigan ingichka simdan iborat. Xona har qanday gaz yoki gaz aralashmasi bilan to'ldirilishi mumkin. Bir tomondan, sizni qiziqtiradigan nurlanishni o'tkazadigan materialning tor "oynasi" mavjud (plastik, berilliy va boshqalar). Markaziy sim ijobiy potentsialga ega va ba'zi elektron sxemalarga ulangan. Bunday detektorning odatiy dizayni sek. 15.19.

Xonada kvant nurlanish paydo bo'lganda, u atomni ionlashtiradi va fotoelektr chiqaradi, ikkinchisi energiya zaxirasi tugaguncha gaz atomlarini ionlashtirib, energiya beradi. Aniqlanishicha, elektron o'zi yaratgan bitta elektron-ion juftiga taxminan 20 V energiya beradi, shuning uchun fotoelektr tomonidan chiqarilgan umumiy zaryad nurlanish boshlangan energiya bilan mutanosib bo'ladi. Ionizatsiya kamerasida bu zaryad zaryad kuchaytirgichi (integratsiya) tomonidan yig'iladi va kuchaytiriladi, bu ham fotomultiper vazifasini bajaradi. Shunday qilib, chiqish pulsi radiatsiya energiyasiga mutanosibdir. Proporsional hisoblagich xuddi shunday ishlaydi, lekin uning markaziy simida yuqori kuchlanish saqlanib qoladi, shuning uchun unga jalb qilingan elektronlar qo'shimcha ionlanishni keltirib chiqaradi va natijada signal katta bo'ladi. Zaryadlarni ko'paytirish effekti ionlash hisoblagichlaridan foydalanib bo'lmaganda, radiatsiya energiyasining kichik qiymatlari (kilovoltlar va undan pastlar) uchun mutanosib hisoblagichlardan foydalanishga imkon beradi. Geiger hisoblagichida markaziy simda etarlicha yuqori kuchlanish saqlanadi, bunda har qanday dastlabki ionizatsiya katta bitta chiqish pulsini hosil qiladi (belgilangan qiymatga ega). Bunday holda siz yaxshi katta chiqish pulsini olasiz, ammo rentgen energiyasi haqida hech qanday ma'lumot yo'q.

Sek. 15.16da siz puls kengligi analizatori deb nomlangan qiziqarli qurilmani uchratasiz, bu sizga turli kenglikdagi impulslarni ketma-ketligini gistogrammaga aylantirish imkonini beradi. Agar zarba kengligi zarracha energiyasining o'lchovi bo'lsa, unda bunday asbob yordamida biz energiya spektridan boshqa hech narsa ololmaymiz! Shunday qilib, mutanosib hisoblagich (lekin Geyger hisoblagichi emas) yordamida nurlanishning spektrografik tahlilini o'tkazish mumkin.

Bunday gaz bilan to'ldirilgan hisoblagichlar energiya qiymatlari oralig'ida qo'llaniladi. Proporsional hisoblagichlarda energiya qiymati 15% ga teng (temirning parchalanishini ta'minlovchi radiatsiyaviy kalibrlash uchun keng tarqalgan). Ular arzon va juda katta, ham kichik o'lchamlarga ega bo'lishi mumkin, ammo ular yuqori barqaror quvvat manbaini talab qiladi (ko'payish kuchlanish bilan ekspansion ravishda o'sadi) va ular yuqori tezlikda farq qilmaydi (maksimal erishish mumkin bo'lgan hisoblash tezligi deyarli 25000 imp bilan belgilanadi). / s).

Sintillatatorlar. Sintilatatorlar fotoelektron, Compton elektron yoki elektron-pozitron juftligining energiyasini qurilmaga ulangan fotomultiplayer tomonidan seziladigan yorug'lik pulsiga aylantiradi.

Umumiy sintilatator bu bel bilan aralashtirilgan kristalli natriy yodiddir. Proporsional hisoblagichda bo'lgani kabi, ushbu sensorda chiqish pulsi rentgen (yoki gamma) nurlanishining kirish energiyasiga mutanosibdir, bu esa puls kengligi analizatoridan foydalanib, spektrografik tahlilni amalga oshirishni anglatadi (15.16-bo'lim). Odatda, kristall 1,3 MeV energiya qiymatida (% parchalanishni ta'minlaydigan gamma nurlanishiga xos) 6% ga teng bo'lgan piksellar sonini beradi va energiya oralig'ida bir necha GeV gacha ishlatiladi. Yorug'lik pulsi buyurtma berish muddatiga ega, shuning uchun bu detektorlar juda yuqori tezlikka ega. Kristallarning o'lchamlari bir necha santimetrgacha bo'lishi mumkin, ammo ular suvni yaxshi singdirishadi, shuning uchun ularni yopiq holda saqlash kerak. Yorug'likni qandaydir tarzda yo'q qilish kerakligi sababli, kristallar odatda alyuminiy yoki berilliyning yupqa plastinkasi bilan yopilgan deraza bilan metall korpusda, unda o'rnatilgan fotomultiplayer mavjud.

Sintilatatorlar shuningdek, juda arzon bo'lganligi bilan ajralib turadigan plastmassadan (organik materiallar) foydalanadilar. Ularning o'lchamlari natriy yodiddan ko'ra yomonroq va ular asosan 1 MeV dan yuqori energiya bilan ishlaydigan holatlarda qo'llaniladi. Yorug'lik pulslari juda qisqa - ularning davomiyligi 10 ns. Biologik izlanishlarda, suyuqliklar ("mexnat") sintilator sifatida ishlatiladi. Bunday holda, radioaktivlik uchun o'rganilgan material "kokteyl" bilan aralashtiriladi, u fotomultiper bilan qorong'i xonaga joylashtiriladi. Biologik laboratoriyalarda juda chiroyli asboblarni topishingiz mumkin, bunda jarayon avtomatlashtirilgan; Hisoblagich kamerasi orqali ularning ichiga turli xil ampulalar joylashtiriladi va natijalar qayd etiladi.

Qattiq holat detektorlari. Elektronikaning boshqa sohalarida bo'lgani kabi, kremniy va germaniy yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarish texnologiyasining rivojlanishi rentgen va gamma nurlanishini aniqlash sohasidagi inqilobga aylandi. Qattiq holatga ega detektorlar xuddi klassik ionlash kameralariga o'xshab ishlaydi, ammo bu holda kameraning faol hajmi o'tkazuvchan bo'lmagan (toza) yarimo'tkazgich bilan to'ldiriladi. Amaldagi potentsial 1000 V bo'lgan potentsial ionlanishni keltirib chiqaradi va zaryad pulsini keltirib chiqaradi. Silikondan foydalanganda elektron bitta elektron-ion juftlik uchun atigi 2 eV yo'qotadi, demak, xuddi shu rentgen energiyasida proporsional gaz bilan to'ldirilgan detektorga qaraganda ancha ko'p ionlar hosil bo'ladi va ko'proq vakillik statistik ma'lumotlari tufayli yaxshiroq energiya echimi ta'minlanadi. Ba'zi bir ahamiyatsiz effektlar, shuningdek, qurilmaning yaxshilangan xususiyatlariga ega bo'lishiga yordam beradi.

Bir necha turdagi qattiq holatga ega detektorlar ishlab chiqariladi: (deyilgan), ("yashagan") va sof germaniy (yoki IG), ular yarimo'tkazgich va izolyatsion xususiyatlarni ta'minlash uchun ishlatiladigan aralashmalarning materiallarida bir-biridan farq qiladi. Ularning barchasi suyuq azot haroratida ishlaydi va litiy aralashgan barcha yarim o'tkazgichlarni doimiy ravishda sovuq ushlab turish kerak (ko'tarilgan harorat detektorga yangi baliq singari yomon ta'sir qiladi). Oddiy asosli detektorlarning diametri 4 dan 16 mm gacha va 1 dan 1 gacha bo'lgan energiya oralig'ida ishlatiladi. IG ga asoslangan detektorlar 10 meVtagacha bo'lgan yuqori energiya qiymatlari bilan ishlaganda qo'llaniladi. Yaxshi asosli detektorlar 150 eV rezolyutsiyaga ega, ularning energiya nisbati proportsional hisoblagichlarga qaraganda 6–9 marta yaxshi), germaniy detektorlarida energiya qiymati 1,3 MeV bo'lgan buyurtma aniqligi mavjud.

Shakl 15.20. Argon mutanosib hisoblagich va asosli detektor yordamida olingan zanglamaydigan po'latdan ishlangan rentgen spektri

Bunday yuqori piksellar sonini nima berishini tasvirlash uchun biz 2 MeV protonli zanglamaydigan po'latdan bir varaqni portlatdik va olingan rentgen spektrini tahlil qildik. Ushbu hodisa protonlar tufayli rentgen nurlanishi deb nomlanadi va bu elementlarning spektrlarining nisbiy holatidan foydalanadigan moddalarni tahlil qilishning kuchli vositasi. Shaklda 15.20 da energiya spektri ko'rsatilgan (puls kengligi tekshirgich yordamida olingan), har bir element kamida ikkita asoslangan detektordan foydalanganda ikkita ko'rinadigan rentgen pulslariga mos keladi. Grafikda siz temir, nikel va xromni ko'rishingiz mumkin. Agar grafikaning pastki qismi kattalashgan bo'lsa, unda boshqa elementlarni ko'rish mumkin. Mutanosib hisoblagichdan foydalanganda "porridge" chiqadi.

Shakl 15.21 da gamma nurlanish detektorlari uchun o'xshash holat ko'rsatilgan.

Shakl 15.21. Natriy yodidli sintillator va Ge (Li) asosidagi detektor yordamida olingan kobalt-60 ning gamma spektri. (Canberra Ge (Li) Detektor Tizimlari broshyurasidan Canberra Industries, Inc.)

Shakl 15.22. Sensorli kristat. (Canberra Industries tuhfasi,)

Bu safar sintillatorga asoslangan va sensorga asoslangan taqqoslanadi. Ushbu jadvalga Canberra Industries hamkasblari yordam berishdi. Janob Tenchga rahmat. Oldingi holatda bo'lgani kabi, hal qilish jihatidan ustunlik qattiq holatga ega detektorlar tomonida bo'ldi.

Qattiq holatga ega detektorlar barcha rentgen va gamma-nur detektorlari ichida eng yuqori energiya sig'imiga ega, ammo ularning kamchiliklari ham bor: katta va notekis holatda kichik faol mintaqa (qarang, masalan, 15.22-rasm), nisbatan past tezlik (tiklash vaqti) ko'proq mablag '), yuqori xarajat va bundan tashqari ular bilan ishlash uchun siz ko'p sabr-toqatli bo'lishingiz kerak (lekin, ehtimol, siz suyuq azotni "iste'mol qiluvchi" bilan chaqaloqni yaxshi ko'rishni yoqtirasiz, kim biladi).

Zaryadlangan zarrachalar detektori.

Yuzaki energiya to'sig'i bo'lgan detektorlar. Ushbu germaniy va kremniy detektorlari o'xshash xususiyatlarga ega. Biroq, ularni sovutishning hojati yo'q va bu qurilmaning dizaynini sezilarli darajada osonlashtiradi. (Va sizda bo'sh vaqtni o'tkazish imkoniyati mavjud!) Yuzaki energiya to'sig'i bo'lgan detektorlar diametri 3 dan 50 mm gacha. Ular 1 MeV dan yuzlab MeV gacha bo'lgan energiya diapazonida qo'llaniladi, ular 0,2 dan 1% gacha, alfa-zarracha energiyasi 5,5 MV (amerium-241 parchalanishi paytida ta'minlanadigan umumiy energiya kalibrlash).

Cherenkov detektorlari. Juda yuqori energiya qiymatlarida (1 GeV va undan yuqori), zaryadlangan zarracha zarracha moddiy muhitda yorug'likdan oldinroq chiqib, Cherenkov nurlanishiga, "ko'rinadigan zarba to'lqini" ga olib kelishi mumkin. Ular yuqori energiyali fizikada tajribalarda keng qo'llaniladi.

Ionizatsiya kameralari. X-ray nurlanishi bilan bog'liq holda yuqorida ko'rib chiqqan klassik gaz bilan to'ldirilgan kameradan zaryadlangan zarrachalar detektori sifatida ham foydalanish mumkin. Eng oddiy ionlash kamerasi argon bilan to'ldirilgan kameradan va butun uzunligi bo'ylab ishlaydigan simdan iborat. Kamera qaysi energiyaga mo'ljallanganligiga qarab, uning uzunligi bir necha santimetrdan o'nlab santimetrgacha bo'lishi mumkin; qurilmaning ayrim navlarida bitta emas, balki bir nechta simlar yoki plitalar va boshqa plomba gazlari ishlatiladi.

Dush xonalari. Dush xonasi ionlash xonasining elektron ekvivalentidir. Suyuq argon bilan to'ldirilgan kameraga elektron kirib, zaryadlangan zarralardan "dush" hosil qiladi, keyinchalik ular zaryadlangan plitalarga jalb qilinadi.

Yuqori energiyali fizika sohasidagi mutaxassislar bunday qurilmalarni kalorimetr deb atashni yaxshi ko'radilar.

Sintilatsiya xonalari. Zaryadlangan zarra suyuq yoki gazsimon argon yoki ksenon bilan to'ldirilgan xonada harakatlanayotganda paydo bo'ladigan ultrabinafsha nurlaridagi fotomultipleyerlar yordamida juda yaxshi energiya o'lchamlari bilan aniqlanishi mumkin. Sintilatsiya xonalari ionlash va dush xonalariga qaraganda tezroq.

Drift kameralari. Bu yuqori energiyali fizika sohasidagi so'nggi yutuq, bu yuqori tezlikda ishlaydigan interfaol hisoblash tizimlari sohasidagi yutuqlar tufayli. Ularning kontseptsiyasi juda oddiy: atmosfera bosimi ostida gaz mavjud bo'lgan kamera (odatdagi argon va etan aralashmasi) va ularga qo'llaniladigan kuchlanishli ko'plab simlar. Elektr maydonlari kamerada harakat qiladi va gazni ionlashtiruvchi zaryadlangan zarra unga kirganda, ionlar simlarning ta'sir doirasidadir. Barcha simlar bo'ylab signallarning amplitudalari va vaqt o'zgarishlari kuzatiladi (bu erda kompyuter yordamga keladi) va ushbu ma'lumotlarga asoslanib zarralarning harakat traektoriyasi qurilgan. Agar kamerada hali ham magnit maydon mavjud bo'lsa, u holda siz harakat miqdorini aniqlashingiz mumkin.

Drift kamerasi yuqori energiyali fizika uchun universal zaryadlangan zarrachalar detektori o'rnini egalladi. U hatto sizni sig'dira oladigan hajm uchun 0,2 mm va undan yuqori darajadagi fazoviy piksellar sonini ta'minlaydi.