கதிர்வீச்சு அளவீட்டு தொழில்நுட்பம்

ட்ராக்-எட்ச் டிடெக்டர்கள்

சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் மெதுவாகச் சென்று ஒரு திடப்பொருளில் நிற்கும்போது, ​​அது அதன் பாதையில் வைக்கும் ஆற்றல் பொருளில் நிரந்தர சேதத்தை ஏற்படுத்தும். கவனமாக நுண்ணோக்கி பரிசோதனையின் கீழ் கூட, இந்த உள்ளூர் சேதத்தின் நேரடி ஆதாரங்களைக் கவனிப்பது கடினம். இருப்பினும், சில மின்கடத்தா பொருட்களில், சேதமடைந்த பாதையின் இருப்பை ஒரு அமிலம் அல்லது அடிப்படை கரைசலைப் பயன்படுத்தி பொருள் மேற்பரப்பின் வேதியியல் பொறித்தல் (அரிப்பு) மூலம் வெளிப்படுத்த முடியும். சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் கடந்த காலங்களில் மேற்பரப்பை கதிர்வீச்சு செய்திருந்தால், ஒவ்வொன்றும் சேதமடைந்த பொருளின் ஒரு தடத்தை மேற்பரப்பில் தொடங்கி துகள் வரம்பிற்கு சமமான ஆழத்திற்கு நீட்டிக்கின்றன. தேர்வு செய்யும் பொருட்களில், இந்த பாதையில் உள்ள வேதியியல் பொறிப்பு வீதம் சேதமடையாத மேற்பரப்பின் பொறிப்பு விகிதத்தை விட அதிகமாக உள்ளது. எனவே, பொறித்தல் முன்னேறும்போது, ​​ஒவ்வொரு பாதையின் நிலையிலும் ஒரு குழி உருவாகிறது. சில மணி நேரங்களுக்குள், இந்த குழிகள் போதுமான அளவு பெரியதாக மாறும், இதனால் அவை குறைந்த சக்தி கொண்ட நுண்ணோக்கின் கீழ் நேரடியாகக் காணப்படுகின்றன. ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு இந்த குழிகளின் எண்ணிக்கையை அளவிடுவது என்பது மேற்பரப்பு வெளிப்படும் துகள் பாய்வின் அளவீடு ஆகும்.

ஒரு குழியை உருவாக்க பொறித்தல் வீதம் போதுமானதாக இருப்பதற்கு முன்னர் தேவைப்படும் பாதையில் சேதத்தின் குறைந்தபட்ச அடர்த்தி உள்ளது. சேதத்தின் அடர்த்தி துகள் dE / dx உடன் தொடர்புபடுத்துவதால், அதிக எடை கொண்ட துகள்களுக்கு இது மிக அதிகம். எந்தவொரு பொருளிலும், குழிகள் உருவாகும் முன் dE / dx க்கு ஒரு குறிப்பிட்ட குறைந்தபட்ச மதிப்பு தேவைப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, தாது மைக்காவில், குழிகள் 10 அல்லது 20 அணு வெகுஜன அலகுகள் அல்லது அதற்கும் அதிகமான ஆற்றல் கொண்ட கனமான அயனிகளிலிருந்து மட்டுமே காணப்படுகின்றன. பல பொதுவான பிளாஸ்டிக் பொருட்கள் அதிக உணர்திறன் கொண்டவை மற்றும் ஹீலியம் (ஆல்பா துகள்கள்) போன்ற குறைந்த வெகுஜன அயனிகளுக்கு எட்ச் குழிகளை உருவாக்கும். செல்லுலோஸ் நைட்ரேட் போன்ற சில குறிப்பாக உணர்திறன் வாய்ந்த பிளாஸ்டிக்குகள் புரோட்டான்களுக்கு கூட குழிகளை உருவாக்கும், அவை அதிக அளவில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களுக்கு குறைவான சேதத்தை ஏற்படுத்தும். வேகமான எலக்ட்ரான்களின் குறைந்த dE / dx தடங்களுக்கான குழிகளை உருவாக்கும் எந்த பொருட்களும் கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை. இந்த வாசல் நடத்தை அத்தகைய கண்டுபிடிப்பாளர்களை பீட்டா துகள்கள் மற்றும் காமா கதிர்களுக்கு முற்றிலும் உணர்வற்றதாக ஆக்குகிறது. காமா கதிர்களின் மிகவும் தீவிரமான பின்னணியின் முன்னிலையில் கனமான சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் பலவீனமான பாய்வுகள் பதிவு செய்யப்பட வேண்டிய சில பயன்பாடுகளில் இந்த நோய் எதிர்ப்பு சக்தியைப் பயன்படுத்த முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, ரேடான் வாயு மற்றும் அதன் மகள் தயாரிப்புகளின் சிதைவால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆல்பா துகள்களின் பல சுற்றுச்சூழல் அளவீடுகள் பிளாஸ்டிக் டிராக்-எட்ச் படத்தைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகின்றன. காமா கதிர்களின் எங்கும் நிறைந்த பின்னணி இந்த சூழ்நிலைகளில் பல வகையான கண்டுபிடிப்பாளர்களின் பதிலில் ஆதிக்கம் செலுத்தும். சில பொருட்களில் சேத பாதை காலவரையறையின்றி பொருளில் இருப்பதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது, மேலும் வெளிப்பட்ட பல ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு குழிகளை பொறிக்கலாம். இருப்பினும், பொறித்தல் பண்புகள் ஒளி மற்றும் அதிக வெப்பநிலைக்கு வெளிப்படுவதால் பாதிக்கப்படக்கூடும், எனவே சேத தடங்கள் மறைவதைத் தடுக்க வெளிப்படும் மாதிரிகளின் நீண்டகால சேமிப்பில் சில எச்சரிக்கையுடன் இருக்க வேண்டும்.

பொருத்தமான ஒளியியல்-பகுப்பாய்வு மென்பொருளைக் கொண்ட கணினிகளுடன் மைக்ரோஸ்கோப் நிலைகளைப் பயன்படுத்தி எட்ச் குழி அடர்த்தியை அளவிட தானியங்கி முறைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த அமைப்புகள் மாதிரி மேற்பரப்பில் கீறல்கள் போன்ற “கலைப்பொருட்களுக்கு” ​​எதிராக ஓரளவு பாகுபாடு காண்பிக்கும் திறன் கொண்டவை, மேலும் ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு தடங்களின் எண்ணிக்கையை நியாயமான முறையில் அளவிட முடியும். மற்றொரு நுட்பம் ஒப்பீட்டளவில் மெல்லிய பிளாஸ்டிக் படங்களை உள்ளடக்கியது, இதில் தடங்கள் படம் முழுவதுமாக பொறிக்கப்பட்டு சிறிய துளைகளை உருவாக்குகின்றன. இந்த துளைகளை தானாகவே உயர் மின்னழுத்த மின்முனைகளின் தொகுப்பிற்கு இடையே மெதுவாக கடந்து செல்வதன் மூலமும், துளை கடந்து செல்லும்போது ஏற்படும் மின்னணு எண்ணை தீப்பொறிகள் மூலமாகவும் எண்ணலாம்.

நியூட்ரான்-செயல்படுத்தும் படலம்

பல MeV மற்றும் அதற்கும் குறைவான கதிர்வீச்சு ஆற்றல்களுக்கு, சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் மற்றும் வேகமான எலக்ட்ரான்கள் உறிஞ்சும் பொருட்களில் அணுசக்தி எதிர்வினைகளைத் தூண்டுவதில்லை. ஒரு சில MeV க்குக் கீழே ஆற்றல் கொண்ட காமா கதிர்கள் கருக்களுடன் எதிர்வினைகளைத் உடனடியாகத் தூண்டுவதில்லை. ஆகையால், இந்த வடிவிலான கதிர்வீச்சினால் ஏறக்குறைய எந்தவொரு பொருளும் குண்டுவீசப்படும்போது, ​​கருக்கள் பாதிக்கப்படாமல் இருக்கும், மேலும் கதிரியக்கத்தில் உள்ள கதிரியக்கத்தன்மை தூண்டப்படுவதில்லை.

கதிர்வீச்சின் பொதுவான வடிவங்களில், நியூட்ரான்கள் இந்த பொதுவான நடத்தைக்கு விதிவிலக்காகும். அவை கட்டணம் வசூலிக்காததால், குறைந்த ஆற்றலின் நியூட்ரான்கள் உடனடியாக கருக்களுடன் தொடர்புகொண்டு பரவலான அணுசக்தி எதிர்வினைகளைத் தூண்டலாம். இந்த எதிர்வினைகள் பல கதிரியக்க தயாரிப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும், அதன் இருப்பை பின்னர் வழக்கமான கண்டுபிடிப்பாளர்களைப் பயன்படுத்தி அளவிட முடியும், அவற்றின் சிதைவில் வெளிப்படும் கதிர்வீச்சுகளை உணரலாம். உதாரணமாக, பல வகையான கருக்கள் ஒரு நியூட்ரானை உறிஞ்சி கதிரியக்க கருவை உருவாக்கும். இந்த பொருளின் மாதிரி நியூட்ரான்களுக்கு வெளிப்படும் நேரத்தில், கதிரியக்க கருக்களின் மக்கள் தொகை குவிகிறது. நியூட்ரான் வெளிப்பாட்டிலிருந்து மாதிரி அகற்றப்படும் போது, ​​கொடுக்கப்பட்ட அரை ஆயுளுடன் மக்கள் தொகை சிதைந்துவிடும். சில வகையான கதிர்வீச்சு எப்போதுமே இந்த சிதைவில் உமிழப்படுகிறது, பெரும்பாலும் பீட்டா துகள்கள் அல்லது காமா கதிர்கள் அல்லது இரண்டும், பின்னர் கீழே விவரிக்கப்பட்டுள்ள செயலில் கண்டறிதல் முறைகளில் ஒன்றைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம். இது தூண்டப்பட்ட கதிரியக்கத்தன்மையின் அளவோடு தொடர்புடையதாக இருப்பதால், மாதிரி வெளிப்படுத்தப்பட்ட நியூட்ரான் பாய்வின் தீவிரத்தை இந்த கதிரியக்க அளவீட்டிலிருந்து கழிக்க முடியும். நியாயமான துல்லியமான அளவீட்டை அனுமதிக்க போதுமான கதிரியக்கத்தன்மையைத் தூண்டுவதற்கு, ஒப்பீட்டளவில் தீவிரமான நியூட்ரான் பாய்வுகள் தேவைப்படுகின்றன. ஆகையால், அணு உலைகள், முடுக்கிகள் அல்லது நியூட்ரான்களின் பிற தீவிர மூலங்களைச் சுற்றியுள்ள நியூட்ரான் புலங்களை அளவிடுவதற்கான ஒரு நுட்பமாக செயல்படுத்தும் படலம் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது.

மெதுவான நியூட்ரான்களை அளவிடுவதற்கு வெள்ளி, இண்டியம் மற்றும் தங்கம் போன்ற பொருட்கள் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் இரும்பு, மெக்னீசியம் மற்றும் அலுமினியம் ஆகியவை வேகமான நியூட்ரான் அளவீடுகளுக்கு சாத்தியமான தேர்வுகள். இந்த சந்தர்ப்பங்களில், தூண்டப்பட்ட செயல்பாட்டின் அரை ஆயுள் சில நிமிடங்கள் முதல் சில நாட்கள் வரை இருக்கும். கதிரியக்கக் கருக்களின் மக்கள்தொகையை அதிகபட்சமாக நெருங்குவதற்கு, தூண்டப்பட்ட கதிரியக்கத்தின் அரை ஆயுள் நியூட்ரான் பாய்ச்சலுக்கு வெளிப்படும் நேரத்தை விடக் குறைவாக இருக்க வேண்டும். அதே நேரத்தில், நியூட்ரான் புலத்திலிருந்து மாதிரி அகற்றப்பட்டவுடன் கதிரியக்கத்தன்மையை வசதியாக எண்ணுவதற்கு அரை ஆயுள் நீண்டதாக இருக்க வேண்டும்.