Танилцуулга

Сцинтилляцийн шил нь цацраг идэвхт тоосонцорыг өдөөхөд үүссэн гэрлийн дохиог флюресцент материалын тусламжтайгаар авдаг бөгөөд үндсэн зарчим нь ионжуулагч цацрагийн бодистой харилцан үйлчлэхэд суурилдаг. 20-р зууны дунд үеэс тэдгээр нь өндөр мэдрэмж, өвөрмөц байдлын улмаас цөмийн физик, анагаах ухаан, байгаль орчны судалгааны гол тулгуур болсон. Уламжлал ёсоор тэдгээрийг радиоизотопын чанарын болон тоон шинжилгээнд зориулж лабораторид нарийн төвөгтэй багаж хэрэгсэлд шилжүүлэн суулгадаг.

Эрт сцинтилляци хийх шил нь том хэмжээтэй, нарийн төвөгтэй байдал, өндөр өртөгөөр хязгаарлагддаг байсан бөгөөд ихэвчлэн тусгай лабораторид үйлчилдэг байв.Гэвч сүүлийн жилүүдэд жижигрүүлсэн хагас дамжуулагч илрүүлэгчийг хөгжүүлж, шинэ сцинтилляторын материалын нээлт, зөөврийн уншигчдыг нэгтгэснээр илрүүлэх үр ашиг, зөөвөрлөх чадварыг эрс сайжруулсан.

Шинтилляцийн шилний техникийн үндсэн зарчмууд

1. Ажлын үндсэн механизмууд

Флюресцент материалын цацраг идэвхт бодистой харилцан үйлчлэл: Цацраг идэвхт бодис (жишээ нь, альфа, бета эсвэл гамма туяа) туяа цацруулдаг хуруу шилэнд ороход шилний доторх флюресцент материалтай (сцинтиллятор) харилцан үйлчилнэ. Энэхүү харилцан үйлчлэлийн үр дүнд флюресцент материал дахь молекулууд эсвэл атомуудыг өдөөж, дараа нь өдөөх явцад фотонууд ялгарч, харагдах гэрлийн дохиог үүсгэдэг.

Унших төхөөрөмж: PMT (Photomultiplier Tube) нь сул гэрлийн дохиог цахилгаан дохио болгон хувиргах чадвартай, өндөр мэдрэмтгий фото мэдрэгч бөгөөд өсгөгчийн хэлхээгээр өсгөж, эцэст нь хэмжиж болох цахилгаан дохиог гаргадаг. Харин цахиурын фотодетекторууд нь хагас дамжуулагч технологид суурилсан, оптик дохиог шууд квантын үр ашиг өндөртэй, дуу чимээ багатай цахилгаан дохио болгон хувиргах чадвартай фотодетекторын нэг төрөл юм.

2. Гүйцэтгэлийн үндсэн үзүүлэлтүүд

Шинтилляцийн шилний гүйцэтгэлийг хэд хэдэн үндсэн үзүүлэлтээр хэмждэг:

Мэдрэмж (Илрүүлэх хязгаар): Мэдрэмж нь гялалзах шилээр илрүүлж болох хамгийн бага үйл ажиллагаа юм. Мэдрэмж өндөр байх тусам Европт илрүүлж болох цацраг идэвхт бодисын агууламж багасна. Мэдрэмж нь флюресцент материалын гэрэлтэлтийн үр ашиг, фотодетекторын квант үр ашиг, системийн дуу чимээний түвшин зэрэгт нөлөөлдөг.

Эрчим хүчний нарийвчлал: Эрчим хүчний нягтрал нь янз бүрийн энергийн цацраг идэвхт хэсгүүдийг ялгах шилний шилний чадвар юм. Нарийвчлал өндөр байх тусам янз бүрийн энергийн цацраг идэвхт хэсгүүдийг илүү нарийвчлалтай таньж, ялгаж чадна. Эрчим хүчний нарийвчлал нь флюресцент материалын гэрэлтэх шинж чанар, фотодетекторын гүйцэтгэл, дохио боловсруулах хэлхээний чанараас ихээхэн хамаардаг.

Тогтвортой байдал: Тогтвортой байдал гэдэг нь гялалзсан шилний тогтвортой ажиллагааг удаан хугацаанд хадгалах чадварыг хэлнэ. Тогтвортой сцинтилляцын шил нь хүрээлэн буй орчны янз бүрийн нөхцөлд тогтвортой үр дүнг хадгалах чадвартай. Тогтвортой байдалд флюресцент материалын химийн тогтвортой байдал, фотодетекторын хөгшрөлтийн шинж чанар, хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлс (жишээлбэл, температур, чийгшил) нөлөөлдөг.

Материалын нийцтэй байдал: Шингэн, хатуу, хийн дээж зэрэг янз бүрийн төрлийн дээжтэй нийцтэй байх шаардлагатай. Материалын нийцтэй байдал нь гялтгануурын шилний материал (жишээ нь шил эсвэл хуванцар) болон флюресцент материалын химийн найрлагаас хамаарна. Төрөл бүрийн дээж нь өөр өөр шилний загвар, материалын сонголт шаарддаг.

Шинтилляцийн шилний техникийн үндсэн зарчим нь флюресцент материалын цацраг идэвхт бодистой харилцан үйлчлэлд суурилдаг бөгөөд энэ нь фото үржүүлэгч хоолойн Шанхайн цахиурын фотодетектороор дамжуулан оптик дохиог цахилгаан дохио болгон хувиргах замаар хэмжигддэг. Гүйцэтгэлийн гол үзүүлэлтүүд нь мэдрэг чанар, эрчим хүчний нягтрал, тогтвортой байдал, материалын нийцтэй байдал зэрэг багтдаг бөгөөд эдгээр нь синтилляцийн шилийг илрүүлэх чадвар, хэрэглэх боломжийг тодорхойлдог.

Лабораториос хүрээлэн буй орчны хяналт хүртэл олон талын хэрэглээ

Цацраг идэвхт бодис илрүүлэх өндөр үр ашигтай хэрэгсэл болох синтилляцийн шилийг лабораторийн суурь судалгаанаас эхлээд хүрээлэн буй орчны хяналт, үйлдвэрлэлийн болон аюулгүй байдлын хэрэглээ, тэр ч байтугай шинээр гарч ирж буй хөндлөн огтлолын газруудад өргөнөөр ашигладаг.

1. Лабораторийн суурь судалгаа

Нуклидын шинжилгээ: Тритиум (H-3) болон нүүрстөрөгч-14 (C-14) зэрэг альфа, бета, гамма цацрагийн изотопуудыг тоон тодорхойлоход ашигладаг. Цөмийн физик, геологийн болзоо зэрэг салбарт радиоизотопын идэвхийг нарийн хэмжихэд ашигладаг.

Эмийн бодисын солилцооны судалгаа: Цацрагт шошготой нэгдлүүд (жишээ нь, С-14 шошготой эм) -ээр дамжуулан организм дахь бодисын солилцооны зам болон эмийн тархалтыг хянах. Эмийн шингээлт, тархалт, бодисын солилцоо, ялгаралтыг (ADME) үнэлэхэд фармакологи, токсикологийн судалгаанд ашигладаг.

Хүнсний аюулгүй байдлын туршилт: хүнсний бүтээгдэхүүн дэх цацраг идэвхт бодисыг түргэн шуурхай илрүүлэх; цөмийн ослын дараа эсвэл цацраг ихтэй бүсэд хүнсний аюулгүй байдлыг хангахад ашигладаг.

2. Байгаль орчны мониторингийн бүс

Усны байгууламжийн хяналт: Ундны ус болон үйлдвэрийн бохир усны цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэх нь усны биетүүдийн бохирдлын зэрэглэлийг үнэлэх, усны чанарыг аюулгүй байдлын стандартад нийцүүлэхэд ашигладаг.

Хөрс ба уур амьсгал: Цөмийн ослын дараах цацраг идэвхт хаягдлын тархалтыг хянах, хөрс, агаар мандал дахь цацраг идэвхт бодисын агууламжийг хянах, байгаль орчны нөхөн сэргэлтийг үнэлэх.

Биологийн дээж: Ургамал, амьтны эдэд хүнд металл буюу цацраг идэвхт бодисын хуримтлалд дүн шинжилгээ хийх. Экотоксикологийн судалгаанд цацраг идэвхт бохирдлын экосистемд үзүүлэх нөлөөллийг үнэлэхэд ашигладаг.

3. Үйлдвэрийн болон аюулгүй ажиллагааны хэрэглээ

Үл эвдэх туршилт: үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж дэх цацраг идэвхт материалын алдагдлыг хянах. Атомын цахилгаан станц, нефть химийн үйлдвэр зэрэгт тоног төхөөрөмжийн аюулгүй байдал, бүрэн бүтэн байдлыг үнэлэх зорилгоор ашигладаг.

Цацрагийн хамгаалалт: ажилтнуудын хүлээн авсан цацрагийн тунг хянахын тулд хувийн дозиметрийн хамтрагч болгон ашигладаг. Цөмийн байгууламж, эмнэлгийн радиологийн тасаг болон бусад газруудад цацрагийн аюулгүй байдлыг хангах.

Яаралтай тусламж: цөмийн осол, цацраг идэвхт бодис алдагдсан тохиолдолд цацрагийн түвшинг хурдан үнэлэх зорилгоор. Гамшгийн голомтод цацрагийн хяналт, яаралтай шийдвэр гаргахад ашигладаг.

4. Шинээр гарч ирж буй хөндлөн огтлолын бүсүүд

Био анагаах ухаан: Эмийн зорилтот байдал, үр нөлөөг баталгаажуулахын тулд хорт хавдрын эмчилгээнд цацрагийн шошгололтын баталгаажуулалт. Радиоизотопын эмчилгээнд эмийн тархалт, бодисын солилцоог хянах.

Наноматериалууд: илрүүлэх мэдрэмж, үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд цацраг идэвхт бодис илрүүлэхэд нано бөөмсийн синергетик нөлөөг судлах. Өндөр нарийвчлалтай цацраг идэвхт бодис илрүүлэх шинэ нано-сцинтилляторын материалыг боловсруулах.

Сансрын судалгаа: сансрын туяаг илрүүлэх, сансрын цацрагийн орчны сансрын хөлөг болон сансрын нисгэгчдэд үзүүлэх нөлөөг судлахад зориулагдсан. Сансрын нислэгийн аюулгүй байдлыг хангахын тулд сансрын хөлгийн цацрагаас хамгаалах материалын гүйцэтгэлийг үнэлэх.

Шинжилгээний шилний олон талт хэрэглээ нь лабораторийн суурь судалгаанаас эхлээд хүрээлэн буй орчны хяналт, үйлдвэрлэлийн болон аюулгүй байдлын хэрэглээ, шинээр гарч ирж буй хөндлөн огтлолын хэсгүүд хүртэлх өргөн хүрээг хамардаг. Тэдгээрийн өндөр мэдрэмж, нарийвчлал, нийцтэй байдал нь тэдгээрийг цацраг идэвхт бодис илрүүлэх чухал хэрэгсэл болгож, шинжлэх ухааны судалгаа, байгаль орчныг хамгаалах, үйлдвэрлэлийн аюулгүй байдал, шинээр гарч ирж буй технологийн хөгжилд орлуулшгүй үүрэг гүйцэтгэдэг.

Технологийн инноваци нь олон талт байдлыг бий болгодог

Технологийн инноваци, ялангуяа материаллаг шинжлэх ухаан, ухаалаг шинэчлэл, стандартчилал, зохицуулалтын дэмжлэгийг дэмжихгүйгээр олон үйлдэлт сцинтилляцын шилийг төлөвлөж, хөгжүүлэх боломжгүй юм.

1. Материалын шинжлэх ухааны нээлтүүд

Шинэ сцинтилляторын материал: мэдрэмжийг сайжруулж, илрүүлэх хязгаарыг бууруулж, эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулж, тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг уртасгаж, материалын тогтвортой байдлыг дээшлүүлж, нарийн төвөгтэй орчинд (жишээ нь, өндөр температур, өндөр чийгшил) дасан зохицож чаддаг талли агуулсан цезийн иодид, лютетийн суурьтай сцинтиллятор, органик сцинтиллятор, нано-сцинтиллятор гэх мэт.

2. Ухаалаг сайжруулалт

Өгөгдлийн шинжилгээнд туслах хиймэл оюун ухааны алгоритмууд: Нуклидын төрлийг автоматаар тодорхойлохын тулд машин сургалтын алгоритмуудыг ашигладаг бөгөөд өгөгдлийн шинжилгээний нарийвчлал, үр ашгийг дээшлүүлдэг. Дуу чимээний хөндлөнгийн оролцоог багасгах, илрүүлэх нарийвчлалыг сайжруулах, холимог олон нуклидын дээжийг хурдан шинжлэх, тоон тодорхойлох зорилгоор гүнзгий суралцах загваруудаар дамжуулан дохионы боловсруулалтыг оновчтой болгоно.

Үүлэн платформ ба IoT технологи: дэлхий даяар цацраг идэвхт байдлын хяналтын сүлжээг бий болгохын тулд бодит цагийн өгөгдөл хуваалцах платформыг бий болгох. Алсын зайн хяналт, өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх замаар хүрээлэн буй орчны томоохон хяналт, ослын хариу арга хэмжээг дэмжиж, шийдвэр гаргагчдад цацрагийн тархалт, чиг хандлагыг хурдан ойлгоход туслах мэдээллийн дүрслэлийн хэрэгслээр хангана.

(Давуу тал: Мэдээлэл боловсруулах үр ашгийг дээшлүүлж, хүний ​​оролцоог багасгах; алсын зайн хяналт, бодит цаг хугацааны эрт сэрэмжлүүлгийг хэрэгжүүлэх, онцгой байдлын үед хариу арга хэмжээ авах чадварыг сайжруулах; дэлхийн хамтын ажиллагаа, мэдээлэл солилцох, шинжлэх ухааны судалгаа, технологийн хөгжлийг дэмжих.)

Технологийн шинэчлэл нь синтилляцын шилийг олон үйлдэлт болгох гол хөдөлгөгч хүч юм. Материалын шинжлэх ухааны ололт амжилтууд болон шинэ сцинтилляторын материалууд нь илрүүлэх чадварыг эрс сайжруулсан; Ухаалаг шинэчлэлтүүд нь өгөгдлийн шинжилгээг илүү үр дүнтэй, үнэн зөв болгосон. Эдгээр шинэлэг зүйл нь гялалзсан шилний хэрэглээний хувилбаруудыг өргөжүүлээд зогсохгүй цацраг идэвхт бодис илрүүлэх технологийн ерөнхий хөгжлийг ахиулж, шинжлэх ухааны судалгаа, байгаль орчны хамгаалалт, цөмийн аюулгүй байдлыг хангахад хүчтэй дэмжлэг үзүүлж байна.

Бэрхшээл ба шийдэл

Сцинтилляцын шил нь өргөн хэрэглээнд өртөг, үйл ажиллагааны нарийн төвөгтэй байдал, дээжийн урьдчилсан боловсруулалт зэрэг олон бэрхшээлтэй тулгардаг. Эдгээр асуудлуудын хариуд тус салбар технологийн цаашдын хөгжил, түгээн дэлгэрүүлэхийн тулд янз бүрийн шийдлүүдийг санал болгов.

1. Одоо байгаа асуудлууд

Өндөр cost: Жижиглэсэн тоног төхөөрөмж, өндөр хүчин чадалтай материалын R&D өндөр зардал нь том хэмжээний тархалтыг хязгаарладаг. Хэт мэдрэмтгий туршилтын тоног төхөөрөмж нь өндөр өртөгтэй бөгөөд нөөцийн хувьд хязгаарлагдмал газар эсвэл жижиг, дунд лабораторид нэгтгэхэд хэцүү байдаг.

Үйл ажиллагааны нарийн төвөгтэй байдал: Радиологийн илрүүлэгч төхөөрөмжид ихэвчлэн мэргэжлийн боловсон хүчнийг ажиллуулах, засвар үйлчилгээ хийх шаардлагатай байдаг тул ашиглалтын босго хэмжээг нэмэгдүүлнэ. Дээж боловсруулах, өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх цогц үйл явц нь мэргэжлийн бус боловсон хүчинд техникийн өндөр шаардлага тавьдаг.

Дээжийн өмнөх эмчилгээний хязгаарлалт: Зарим дээж (жишээ нь, хөрс, биологийн эд) нь нарийн төвөгтэй урьдчилсан боловсруулалт (жишээ нь: уусгах, шүүх, баяжуулах) шаарддаг бөгөөд энэ нь туршилтын хугацаа, зардлыг нэмэгдүүлдэг. Урьдчилан эмчлэх алхмууд нь туршилтын үр дүнгийн нарийвчлалд нөлөөлж болзошгүй алдааг үүсгэж болзошгүй.

2. Хариу арга хэмжээний стратеги

Бяцхан болгох, бага өртөгтэй мэдрэгч боловсруулах: Үйлдвэрлэлийн зардал болон эрчим хүчний хэрэглээг багасгахын тулд нэгдсэн технологиор дамжуулан жижигрүүлсэн, зөөврийн туршилтын төхөөрөмжийг хөгжүүлэх. Уламжлалт үнэтэй эд ангиудыг орлуулахын тулд хямд өртөгтэй шинэ сцинтиллятор материал болон фотодетекторуудыг судлаарай. Засвар үйлчилгээ, шинэчлэлтийг хөнгөвчлөх, урт хугацааны ашиглалтын зардлыг бууруулах зорилгоор туршилтын төхөөрөмжийг модульчлагдсан бүтэц болгон зохион бүтээх.

Хэрэглэгчдэд ээлтэй интерфэйсийн дизайн, автоматжуулсан процессын оновчлол: Ашиглахад хялбар байдлыг багасгахын тулд үйл ажиллагааны зааварчилгаа, бодит цагийн санал хүсэлтийг өгдөг зөн совингийн хэрэглэгчийн интерфэйсийг хөгжүүл. Автоматжуулсан дээж боловсруулах, өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх функцийг нэгтгэснээр гар ажиллагаатай холбоотой үйлдлийг багасгаж, туршилтын үр ашгийг дээшлүүлдэг. Мэргэжилтэн бус хүмүүсийг хурдан эхлүүлэхэд нь туслах зорилгоор үйл ажиллагааны зөвлөгөө өгөх, алдааг олж засварлах зорилгоор хиймэл оюун ухааны технологийг ашигладаг.

Урьдчилан боловсруулах технологийн нэгдсэн инноваци: нарийн төвөгтэй урьдчилсан боловсруулалт шаарддаггүй (жишээ нь: хатуу эсвэл хийн дээжийг шууд хэмжих) шинжилгээг хөгжүүлэх, үйл ажиллагааны процессыг хялбаршуулах. Нэгдсэн илрүүлэхийн тулд дээжийн урьдчилсан боловсруулалтын үе шатуудыг илрүүлэх төхөөрөмжид нэгтгэх. Урьдчилсан боловсруулалтын хугацааг богиносгохын тулд дээжийг боловсруулах үр дүнтэй аргуудыг (жишээлбэл, богино долгионы задрал, хэт авианы ханд) боловсруулах.

Хэдийгээр синтилляцийн шил нь зардал, үйл ажиллагааны нарийн төвөгтэй байдал, дээжийн урьдчилсан боловсруулалт зэрэг хэрэглээнд бэрхшээлтэй тулгардаг ч эдгээр асуудлуудыг жижигрүүлэх, хямд мэдрэгч боловсруулах, хэрэглэгчдэд ээлтэй загвар зохион бүтээх, урьдчилан боловсруулах технологийн нэгдсэн инноваци хийх замаар аажмаар шийдвэрлэж байна. Эдгээр бэрхшээлийг даван туулах стратеги нь технологийн босгыг бууруулаад зогсохгүй илрүүлэх үр ашиг, нарийвчлалыг сайжруулдаг. Ирээдүйд технологийн дэвшлийн ачаар сцинтилляцын шил нь илүү зөв газарт чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.

Ирээдүйн төлөв

Цацраг идэвхт бодис илрүүлэх чухал хэрэгсэл болох синтилляцийн шил нь ирээдүйд технологийн шинэчлэл, хэрэглээний боломжийн хувьд хөгжлийн шинэ боломжийг нээх болно.

1. Технологийн чиг хандлага

Multimodal илрүүлэх: Дээж дэх химийн бодис, цацраг идэвхт бодисыг нэгэн зэрэг илрүүлэхийн тулд химийн мэдрэгч болон цацраг идэвхт бодис илрүүлэх функцийг нэгтгэсэн тоног төхөөрөмжийг хөгжүүлэх. Хүрээлэн буй орчны хяналт, хүнсний аюулгүй байдал, биоанагаахын хэрэглээнд зориулсан мультимодаль илрүүлэх технологиор дамжуулан хэрэглээний хүрээг өргөжүүлэх.

2. Хэрэглээний боломж

Дэлхийн цаг уурын өөрчлөлтийн нөхцөлд туйлын мөсөн голын мониторинг: туйлын мөсөн гол дахь радионуклидуудыг илрүүлэх замаар мөсөн голын хайлах, бохирдуулагч бодисын тээвэрлэлтэд уур амьсгалын өөрчлөлтийн нөлөөллийг судлах. Радионуклидын илрүүлэлтийн мэдээллийг ашиглан дэлхийн цаг уурын өөрчлөлтийн туйлын экосистемд үзүүлэх нөлөөг үнэлж, байгаль орчныг хамгаалах бодлогын шинжлэх ухааны үндэслэлийг бий болгоно.

Цөмийн эрчим хүчний тогтвортой хөгжилд эдийн засгийн эргэлтийн дэмжлэг: Цөмийн хаягдлыг дахин боловсруулахад дэмжлэг үзүүлэх зорилгоор цөмийн хаягдал дахь цацраг идэвхт бодисыг үнэн зөв хэмжих, удирдах өндөр мэдрэмжтэй илрүүлэх технологийг хөгжүүлэх. Цөмийн түлшний эргэлтийн явцад цацраг идэвхт бодисын тархалт, концентрацийг бодит цаг хугацаанд нь хянах нь цөмийн энергийн ашиглалтын аюулгүй байдал, тогтвортой байдлыг хангадаг.

Цаашид сцинтилляцын шилнүүд нь олон төрлийн илрүүлэлт гэх мэт технологийн чиг хандлагаас шалтгаалан илрүүлэх чадвар, хэрэглээний цар хүрээгээ улам сайжруулах болно. Үүний зэрэгцээ, туйлын мөсөн голын хяналт, цөмийн энергийн тогтвортой хөгжил зэрэг хэрэглээний боломжуудын хувьд гялалзах шил нь дэлхийн цаг уурын өөрчлөлтийн судалгаа, цөмийн эрчим хүчний эргэлтийн эдийн засагт чухал дэмжлэг үзүүлэх болно. Технологи тасралтгүй хөгжихийн хэрээр гялалзсан шил нь илүү олон салбарт гол үүрэг гүйцэтгэж, шинжлэх ухааны судалгаа, байгаль орчныг хамгаалахад илүү их хувь нэмэр оруулах болно.

Дүгнэлт

Гялсгуурын шил нь радиографийн шинжилгээний чухал хэрэгсэл болохын хувьд энгийн лабораторийн нэг хэрэгсэл байснаас аажмаар олон салбарт гол төхөөрөмж болон хувирсан.

Шинжлэх ухааны шилийг хөгжүүлэх нь технологийн шинэчлэл, салбар хоорондын хамтын ажиллагааны хүчийг тусгадаг бөгөөд нэг лабораторийн хэрэглүүрээс олон салбарт гол төхөөрөмж болж хувирсан нь шинжлэх ухааны судалгаа, практик хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой болохыг харуулж байна. Ирээдүйд технологийн дэвшил, хэрэглээний хувилбаруудыг тасралтгүй өргөжүүлэхийн хамт дэлхийн цөмийн аюулгүй байдал, байгаль орчны засаглал, тогтвортой хөгжилд илүү чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.