آشکارساز سوسوزن (Scintillation Detector)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
آشکارساز سوسوزن (Scintillation Detector) :
آشکارساز سوسوزن یکی از پرکاربردترین و قدیمی ترین انواع آشکارسازهای پرتو است که در پزشکی هسته ای، فیزیک، صنعت و حفاظت در برابر تشعشع استفاده می شود. این آشکارساز از دو بخش اصلی تشکیل شده است: یک ماده سوسوزن (scintillator) و یک آشکارساز نور (معمولا فوتومولتیپلایر - PMT). ماده سوسوزن با جذب پرتو یونیزان، فلورسانس (نور مرئی یا فرابنفش) از خود گسیل می کند. شدت نور گسیل شده متناسب با انرژی پرتو جذب شده است. سپس این نور توسط PMT (یا فتودیود) به پالس الکتریکی تبدیل می شود.
انواع مواد سوسوزن:
سوسوزن های آلی: شامل کریستال های آلی (مانند آنتراسن)، مایعات آلی (سوسوزن مایع) و پلاستیک ها (پلی وینیل تولوئن). سوسوزن های پلاستیکی ارزان، با زمان پاسخ بسیار سریع (نانوثانیه) هستند و به راحتی در اشکال بزرگ ساخته می شوند. برای تشخیص ذرات باردار و شمارش سریع مناسبند.
سوسوزن های غیرآلی: کریستال های معدنی مانند یدید سدیم دوپ شده با تالیوم (NaI(Tl))، یدید سزیم (CsI)، ژرمانات بیسموت (BGO). این مواد چگالی بالاتری دارند و برای تشخیص پرتوهای گاما و ایکس با راندمان بالا مناسب هستند. NaI(Tl) رایج ترین است و وضوح انرژی خوبی دارد (اما کمتر از HPGe).
گازهای سوسوزن: برخی گازها هنگام یونیزه شدن، نور تولید می کنند (کاربرد محدود).
PMT نور سوسوزنی را دریافت کرده و آن را به پالس الکتریکی تبدیل و تقویت می کند. ارتفاع (آمپلی تود) پالس متناسب با انرژی پرتو است. بنابراین آشکارساز سوسوزن قادر به طیف سنجی است (با وضوح انرژی کمتر از آشکارسازهای نیمه هادی).
مزایا:
کارایی بالا برای تشخیص پرتوهای گاما (به دلیل چگالی بالا).
قابلیت طیف سنجی (با وضوح متوسط).
زمان پاسخ سریع (نانوثانیه تا میکروثانیه).
قابلیت ساخت در اندازه های بزرگ.
معایب:
وضوح انرژی کمتر از آشکارسازهای نیمه هادی.
PMTها شکننده و حساس به میدان مغناطیسی.
پایداری دمایی (برای برخی مواد).
\[ \text{تعداد فوتون ها} \propto E_{\gamma} \quad , \quad V_{pulse} \propto \text{تعداد فوتون ها} \]کاربردها: دستگاه های تصویربرداری پزشکی (گاما کمرا، PET)، دزیمتری، طیف سنجی گاما در آزمایشگاه و صنعت (NaI(Tl))، آشکارسازهای پرتابل تشعشع (شمارنده ها)، و آزمایش های فیزیک انرژی بالا.
