Танилцуулга

20-р зууны дунд үед хөгжсөнөөсөө хойш шингэн сцинтилляцийн тооллогын арга нь цөмийн физик, биоанагаах ухаан, байгаль орчны шинжлэх ухааны салбарын судалгааны тулгын чулуу болсон. Гол зарчим нь радионуклидын задралын үед ялгардаг энергийн хэсгүүд сцинтилляцийн шингэнтэй харилцан үйлчилж, энергийг харагдахуйц фотон болгон хувиргадагт оршино. Эдгээр фотонуудыг фотодетекторууд (жишээлбэл, фотоүржүүлэгч хоолой, PMT) цахилгаан дохио болгон хувиргадаг бөгөөд эдгээрийг эцсийн дүнд цацраг идэвхт материалын хэмжээг тоон үзүүлэлтээр тодорхойлдог.

Шингэнийг сцинтилляциар тоолох аргын аура нь ихэвчлэн детектор эсвэл сцинтилляци хийж буй шингэн дээр төвлөрдөг боловч дээж болон сцинтилляци хийж буй шингэнийг шууд бүрхдэг сав болох сцинтилляцийн шил нь туршилтын амжилт эсвэл бүтэлгүйтлийг тодорхойлдог гол далд хүчин зүйл юм.

Одоогийн судалгаанд сцинтилляцийн шилний дизайн нь бэрхшээлтэй тулгарсаар байна. Энэхүү өгүүллийн зорилго нь сцинтилляцийн шилний функц болон дизайны тэдгээрийн гүйцэтгэлд үзүүлэх нөлөөллийг системтэйгээр шинжлэх, мөн функцийг шинжлэх, дизайныг оновчтой болгох, материалыг сонгох, гүйцэтгэлийг сайжруулах замаар сцинтилляцийн шилийг сонгох, ашиглахад судлаачдад онолын үндэслэл, практик удирдамж өгөх явдал юм.Үүний зэрэгцээ, энэ нь LSC технологийн цаашдын оновчлол, хэрэглээний өргөжилтийг дэмжих ирээдүйн хөгжлийн чиг хандлагыг тэсэн ядан хүлээж байна.

Шингэний сцинтилляцийн тооллогын технологийн тойм

1. Үндсэн зарчим: Эрчим хүч хувиргалтын нарийвчлалын гинжин хэлхээ

Шингэн сцинтилляцийн тооллогын гол цөм нь сцинтилляцийн шингэнээр дамжуулан цацраг идэвхт задралын энергийг оптик дохио болгон хувиргах бүх үйл явцад оршдог бөгөөд түүний техникийн процессыг цацрагийн өдөөлт, фотон үүсгэх, оптик дохио барих, өгөгдлийн шинжилгээ гэж хувааж болно.

2. Гол технологийн сегментүүдийн шинжилгээ

• Сцинтилляцийн уусмалын тогтвортой байдлын хяналтГидролиз (жишээ нь этилен гликол дээр суурилсан сцинтилляцийн уусмалд антиоксидант BHT нэмэх шаардлагатай) эсвэл фотолиз (толуол дээр суурилсан уусмалыг гэрлээс хол хадгалах шаардлагатай)-аас зайлсхийх; сцинтилляцийн уусмалын нэг хэсэг (жишээ нь PPO агуулсан этилен гликолийн систем) нь бага температурт (<4℃) талстуудыг шингээхэд хялбар байдаг тул гэрлийн гаралтын үр ашиг огцом буурахад хүргэдэг.

• Илрүүлэгчийн мэдрэмжийн оновчлолӨргөн хүрээний хариу үйлдэлтэй, бага дуу чимээтэй цахиурын фотодиод зэрэг шинэ илрүүлэх технологиуд нь сул гэрлийн дохиог илрүүлэхэд тохиромжтой; олон сувгийн илрүүлэгч массивыг өндөр хүчин чадалтай дээжийн шинжилгээний хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд зэрэгцээ дохионы боловсруулалттай хослуулж болно.

• Дээжийн капсулжуулалт ба цэвэршүүлэлтДээжийн капсулжуулалт ба цэвэршүүлэлт: Сцинтилляцийн шилний битүүмжлэл нь гелийн массын спектрометрийг ашиглан 1×10-⁹ Па-м³/с-ээс бага алдагдал хүлээхийг шаарддаг бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгч нэвтрэхээс сэргийлж, сцинтилляцийн исэлдэлтийн задралыг өдөөдөг. Ионы солилцооны давирхайг металл ионуудыг зайлуулж, дэвсгэр тооллогын хурдыг бууруулахын тулд цэвэрлэхэд ашиглаж болно. Цайр нитрат/калийн ферроцианид нь радионуклидийг үрэлжсэн төлөвт төвлөрүүлэхэд ашиглагддаг бөгөөд энэ нь уусмалын эзэлхүүнийг бууруулж, капсулжуулалтын үр ашгийг нэмэгдүүлдэг.

Шингэн сцинтилляцийн тоолох технологи нь цацраг идэвхт бөөмсийн энергийг гэрлийн дохио болгон хувиргаснаар бага энергитэй радионуклидыг өндөр мэдрэмжтэйгээр илрүүлэх боломжийг олгодог. Үүний гүйцэтгэл нь сцинтилляцийн шингэний тогтвортой байдал, илрүүлэгчийн мэдрэмж, дээжийг капсулжуулах, цэвэршүүлэх зэрэг гол техникийн талуудыг оновчтой болгохоос хамаарна. Дээжийг капсулжуулах гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох сцинтилляцийн шингэн нь эдгээр холбоосуудад орлуулшгүй үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд түүний дизайн, материалын сонголт нь LSC технологийн нийт гүйцэтгэлд чухал нөлөө үзүүлдэг.

Сцинтилляцийн шилний гол онцлог ба дизайн

1. Контейнерын функцууд

• БитүүмжлэхСцинтилляцийн шилэн савнууд нь цацраг идэвхт хий алдагдахаас сэргийлж, гадны бохирдуулагчийг шилэн саванд орохоос сэргийлэхийн тулд маш сайн битүүмжлэлтэй байх шаардлагатай.

• Тохиромжтой байдалСцинтилляцийн шилэн савнууд нь удаан хугацааны турш хүрэлцэх үед химийн урвалд орохгүй эсвэл физикийн хувьд деформацид орохгүй байхын тулд олон төрлийн сцинтилляцийн шингэнтэй нийцтэй байх шаардлагатай.

2. Материалын сонголт

• ШилэнФотоны дамжуулалтын үр ашгийг дээд зэргээр нэмэгдүүлэх өндөр дамжуулалт; маш сайн химийн тогтвортой байдал, зэврэлтэнд тэсвэртэй, олон төрлийн сцинтилляцийн шингэнд тохиромжтой; арын дэвсгэрийн тоо бага, өндөр мэдрэмжтэй илрүүлэхэд тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч шил нь эмзэг бөгөөд хүнд байдаг.

• Хуванцар: хөнгөн бөгөөд цохилтод тэсвэртэй, ажиллуулахад болон тээвэрлэхэд хялбар. Гэсэн хэдий ч зарим хуванцар нь байгалийн цацраг идэвхт бодис агуулдаг бөгөөд химийн хувьд тогтворгүй бөгөөд зарим сцинтилляцийн шингэнтэй урвалд ордог.

• Гадаргуугийн өнгөлгөөГэрлийн ойлт болон дамжуулалтын үр ашгийг сайжруулж, фотоны гаралтыг нэмэгдүүлэхийн тулд лонхны дотор хананд цахиурын давхар исэл зэрэг материалыг бүрсэн байдаг.

3. Хэлбэр ба бүтцийн оновчлол

• Лонх онгойлгох загварНарийн нүх нь шингэний урсгалыг бууруулж, гэрлийн тархалтын хөндлөнгийн оролцоог бууруулж, дохионы тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.

• Гэрлээс зайлсхийхХар өнгийн шил эсвэл бүрхүүл нь гадны гэрлийн хөндлөнгийн оролцоог дарангуйлж, арын чимээг бууруулж, дохио-шуугианы харьцааг сайжруулж чадна.

• Бусад оновчтой загваруудКонус хэлбэртэй ёроолтой эсвэл тусгай дотор хананы загвартай сцинтилляцийн шил нь дээжийн үлдэгдлийг бууруулж, нөхөн сэргээх хурдыг сайжруулдаг; микро шил нь микро дээжийн шинжилгээнд тохиромжтой бөгөөд энэ нь сцинтилляцийн уусмалын хэмжээг бууруулж, зардлыг бууруулдаг.

Сцинтилляцийн шилний загвар болон материалын сонголт нь тэдгээрийн гүйцэтгэлд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг. Битүүмжлэл, нийцтэй байдал, материалын сонголт, хэлбэр, бүтцийг оновчтой болгосноор шингэний сцинтилляцийн тооллогын илрүүлэлтийн мэдрэмж болон нарийвчлалыг мэдэгдэхүйц сайжруулж болно. Ирээдүйд шинэ материал, технологийг хэрэглэснээр сцинтилляцийн шилний гүйцэтгэлийг LSC технологийн хөгжилд илүү хүчтэй дэмжлэг үзүүлэхийн тулд улам сайжруулах болно.

Сцинтилляцийн шилний чухал үүрэг

1. Илрүүлэлтийн мэдрэмжийг сайжруулсан

• Дуу чимээ багатай шалМатериал сонгох, битүүмжлэх арга техникээр дамжуулан цацраг идэвхт хольцын нэвтрэлтийг багасгах, байгалийн цацраг идэвхт цөмийн агууламжийг бууруулахын тулд кали багатай боросиликат шил эсвэл өндөр цэвэршилттэй хуванцар ашиглах. Вакуум битүүмжлэх эсвэл инертийн хий дүүргэх аргыг хүчилтөрөгч болон чийгийн сцинтилляцийн шингэнд үзүүлэх тэсрэлтийн нөлөөг бууруулахад ашигладаг.

• Өндөр эрчим хүчний үр ашигЛонхны ханын оновчтой нэвтрүүлэлт нь детектороор сцинтилляцийн гэрлийг хамгийн их хэмжээгээр барьж авах боломжийг олгодог.

2. Туршилтын найдвартай байдлыг баталгаажуулах

• Дээжийн тогтвортой байдалУуршилт, доройтлоос урьдчилан сэргийлэхийн тулд удаан хугацаанд битүүмжлэх, урт хугацааны туршилт хийхэд тохиромжтой. Өндөр чанартай тагны битүүмжлэлийн загвар нь дээжийг удаан хугацаанд хадгалах, тээвэрлэх явцад гоожихгүй, бохирдохгүй байхыг баталгаажуулдаг.

• Давтагдах чадварын хяналтСтандартчилагдсан савны үзүүлэлтүүд нь багцуудын хоорондох туршилтын алдааг бууруулдаг бөгөөд ижил хэмжээ, хэлбэр, материалтай сцинтилляцийн шилийг ашиглах нь туршилтын тогтвортой нөхцлийг хангадаг.

3. Өргөтгөсөн програмын хувилбарууд

• Микро эзэлхүүн илрүүлэлтМикро сцинтилляцийн шилэн сав нь өндөр хүчин чадалтай дээжийн шинжилгээг дэмждэг бөгөөд бичил эзэлхүүнтэй дээж илрүүлэхэд тохиромжтой тул урвалжийн хэрэглээ болон туршилтын зардлыг бууруулдаг.

• Хэт их нөхцөл байдлын нийцтэй байдалӨндөр температурт тэсвэртэй шил эсвэл тусгай хуванцар материалыг ашиглан тусгай орчны судалгаагаар автоклавт ариутгах эсвэл бага температурт хадгалахад тохиромжтой.

Сцинтилляцийн шил нь шингэний сцинтилляцийн тооллогын технологид бага суурь чимээ шуугиан, үр ашигтай энерги дамжуулалтаар илрүүлэх мэдрэмжийг сайжруулж, дээжийн тогтвортой байдал, давтагдах чадварыг хянах замаар туршилтын найдвартай байдлыг баталгаажуулдаг. Үүнээс гадна, жижигрүүлсэн болон онцгой нөхцөлд нийцтэй загвар нь хэрэглээний хувилбаруудыг улам өргөжүүлж, цөмийн физик, биоанагаах ухаан, хүрээлэн буй орчны хяналтын чиглэлээр судалгаа хийхэд хүчтэй дэмжлэг үзүүлдэг. Ирээдүйд материалын шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн технологийн дэвшлийн хамт сцинтилляцийн шилний гүйцэтгэл улам сайжирч, LSC тооллогын инноваци, хэрэглээг өргөжүүлэх бат бөх суурийг тавих болно.

Практик хэрэглээний жишээнүүд

1. Биоанагаахын салбар

• Радиоиммунологийн шинжилгээнд цацраг идэвхт бодисын тоон үзүүлэлтийг тодорхойлохРадиоиммуноассай (RIA) нь даавар, эм, хавдрын маркерын тоон шинжилгээнд өргөн хэрэглэгддэг өндөр мэдрэг биомолекул илрүүлэх арга юм. Сцинтилляцийн шилийг радио шошготой антиген-эсрэгбиеийн цогцолбор болон сцинтилляцийн уусмалыг хадгалахад ашигладаг бөгөөд өндөр дамжуулалт болон бага дэвсгэр дизайнаар дамжуулан радиомөрдөгчдийг үр дүнтэй илрүүлэх боломжийг олгодог.

2. Цөмийн эрчим хүчний аюулгүй байдлын хяналт

• Цөмийн хаягдал дахь цацраг идэвхт изотопын ул мөрийг илрүүлэхЦөмийн хаягдал нь хүрээлэн буй орчны аюулгүй байдлыг хангахын тулд нарийн хянах шаардлагатай олон төрлийн радиоизотоп агуулдаг. Сцинтилляцийн шилийг цөмийн хаягдлын ханд болон сцинтилляцийн шингэнийг рентген шинжилгээний зорилгоор битүүмжлэхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь зэврэлтэнд тэсвэртэй материал болон битүүмжлэлтэй битүүмжлэлээр дамжуулан цацраг идэвхт материалын нэвчилтээс урьдчилан сэргийлдэг.

3. Байгаль орчны шинжлэх ухаан

• Агаар мандлын аэрозол дахь радионуклидийг хянахАгаар мандлын аэрозол дахь цацраг идэвхт цөмт бодисууд нь агаар мандлын үйл явц болон хүрээлэн буй орчны бохирдлыг судлах чухал үзүүлэлт юм. Сцинтилляцийн шилийг аэрозолийн дээжинд байгаа цацраг идэвхт цөмт бодисуудыг цуглуулж илрүүлэхэд ашигладаг бөгөөд гэрлээс зайлсхийх загвар болон үр ашигтай энерги дамжуулах замаар бага идэвхжилтэй дээжийн илрүүлэх мэдрэмжийг сайжруулдаг.

4. Бусад хэрэглээний чиглэлүүд

• Хүнсний аюулгүй байдалХүнсний цацраг идэвхт бохирдлыг илрүүлэхэд сцинтилляцийн шилийг ашиглаж болно.

• Геологийн он сар өдөрЧулуулаг ба эрдэс бодис дахь цацраг идэвхт изотопыг хэмжих замаар он сар өдрийг тогтоох.

• Мансууруулах бодисын нээлт: сцинтилляцийн шилийг цацраг идэвхт шошготой эмийн бодисын солилцооны кинетик судалгаанд ашигладаг.

Сцинтилляцийн шилэн сав нь биоанагаах ухаан, цөмийн аюулгүй байдлын хяналт, байгаль орчны шинжлэх ухаан зэрэг салбарт практик хэрэглээнд орлуулшгүй үүрэг гүйцэтгэсээр ирсэн. Өндөр мэдрэмжтэй, өндөр тогтвортой байдал, олон янзын загвараар дамжуулан сцинтилляцийн шилэн сав нь цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэхэд найдвартай дэмжлэг үзүүлж, холбогдох салбар дахь судалгаа, технологийн дэвшлийг дэмждэг. Ирээдүйд хэрэглээний хэрэгцээ тасралтгүй өргөжиж байгаатай холбогдуулан сцинтилляцийн шилэн сав нь илүү олон салбарт өөрийн өвөрмөц үнэ цэнийг хадгалсаар байх болно.

Сайжруулах бэрхшээлүүд ба чиглэлүүд

1. Одоо байгаа хязгаарлалтууд

• Эмзэг шил нь үйл ажиллагааны эрсдэлд хүргэдэгШилэн сцинтилляцийн шил нь маш тунгалаг бөгөөд химийн хувьд тогтвортой боловч эмзэг байдал нь дээж гоожих эсвэл тээвэрлэлт болон ашиглалтын явцад туршилт тасалдахад хүргэдэг. Энэ нь туршилтын зардал, ялангуяа өндөр хүчин чадалтай эсвэл автоматжуулсан туршилтын зардлыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.

• Хуванцар нь хөгшрөлтийн асуудалтай байж болноХуванцар сцинтилляцийн савыг удаан хугацаагаар ашиглах эсвэл хэт хүнд нөхцөлд (өндөр температур, хүчтэй хүчил, шүлт гэх мэт) өртөх нь хуучирч, физик шинж чанар эсвэл химийн нийцтэй байдал буурч, туршилтын үр дүнгийн найдвартай байдал, давтагдах чадварыг бууруулж болзошгүй.

• Арын чимээний асуудалЗарим хуванцар материалууд нь байгалийн цацраг идэвхт хольц агуулсан байж болзошгүй бөгөөд энэ нь дэвсгэр тоог нэмэгдүүлж, бага идэвхжилтэй дээжийн илрүүлэх мэдрэмжид нөлөөлдөг.

• Зардал болон байгаль орчны асуудлуудӨндөр чанартай шил эсвэл тусгай хуванцар материалууд нь үнэтэй бөгөөд нэг удаагийн сцинтилляцийн шил нь хүрээлэн буй орчинд дарамт учруулж болзошгүй.

2. Технологийн инновациуд

• Шинэ нийлмэл материалын хөгжилКерамикийн өндөр химийн тогтвортой байдал болон хуванцарын цохилтод тэсвэртэй байдлыг хослуулан бид өндөр температур, зэврэлт, бага дуу чимээнд тэсвэртэй, онцгой нөхцөл байдал, өндөр мэдрэмжтэй илрүүлэлтэд тохиромжтой шинэ керамик суурьтай нийлмэл материалыг боловсруулж байна. Биологийн задралд ордог хуванцар материалыг боловсруулснаар хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх ачааллыг бууруулж, тогтвортой хөгжлийн үзэл баримтлалын дагуу нэг удаагийн туршилт хийхэд тохиромжтой.

• Гадаргуугийн боловсруулалтын технологийг оновчтой болгохФотон дамжуулалтын үр ашгийг сайжруулахын тулд савны дотор хананд нано хэмжээний оптик сайжруулалтын бүрхүүл түрхэх. Илрүүлэх мэдрэмжийг улам сайжруулж, бичил дээж илрүүлэхэд тохиромжтой.

3. Гадаргуугийн боловсруулалтын технологийг оновчтой болгох

• Нано бүрхүүлийн технологиФотоны дамжуулалтын үр ашгийг сайжруулахын тулд сцинтилляцийн шилний дотор хананд нано хэмжээний оптик сайжруулсан бүрхүүл түрхдэг. Энэ нь илрүүлэлтийн мэдрэмжийг улам бүр нэмэгдүүлж, ул мөрийн дээжийг илрүүлэхэд тохиромжтой.

• Бохирдолтоос хамгаалах бүрхүүлӨндөр үнэ цэнэтэй дээж эсвэл дахин ашиглах тохиолдолд дээжийн үлдэгдлийг багасгах, нөхөн сэргээх түвшинг сайжруулах зорилгоор бохирдолтоос хамгаалах бүрхүүлийг боловсруулсан.

Шингэн сцинтилляцийн тоолох технологид сцинтилляцийн шил гол үүрэг гүйцэтгэдэг ч материалын шинж чанар, үйл ажиллагааны аюулгүй байдал, байгаль орчныг хамгаалах тал дээр тодорхой бэрхшээлтэй тулгарсаар байна. Сцинтилляцийн шилний гүйцэтгэл болон хэрэглээний цар хүрээг янз бүрийн чиглэлээр хийсэн судалгаагаар мэдэгдэхүйц сайжруулж болно. Ирээдүйд материалын шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн технологийн дэвшлийн хамт сцинтилляцийн шил нь мэдрэг чанар, найдвартай байдал, тогтвортой байдлын чиглэлээр илүү том нээлт хийж, шингэн сцинтилляцийн тоолох технологийн хөгжилд шинэ эрч хүч оруулах болно.

Дүгнэлт ба хэтийн төлөв

Шингэн сцинтилляцийн тоолох (LSC) технологийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох сцинтилляцийн шил нь материал, бүтэц, процессыг тасралтгүй оновчлох, оновчтой болгох замаар цацраг идэвхт чанарыг илрүүлэхэд орлуулшгүй үүрэг гүйцэтгэдэг. Материалын шинэчлэл, бүтцийн оновчлол, процессыг сайжруулах болон бусад оновчлол нь сцинтилляцийн шилийг биоанагаах ухаан, цөмийн эрчим хүчний аюулгүй байдлын хяналт, байгаль орчны шинжлэх ухаан болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг шингэн тоолох технологи болгоход гол дэмжлэг үзүүлэх хэрэгсэл юм.

Материалын шинжлэх ухаан, нанотехнологи, автоматжуулалтын технологийн хурдацтай хөгжлийн ачаар ирээдүйд сцинтилляцийн шил нь илүү өндөр гүйцэтгэлтэй, илүү ухаалаг, байгаль орчинд ээлтэй дизайнтай болох болно. Эдгээр шинэчлэлүүд нь шингэн сцинтилляцийн тооллогын технологийг хөгжүүлэхэд түлхэц өгөхөөс гадна цөмийн физик, биоанагаах ухаан, байгаль орчны шинжлэх ухааны чиглэлээр судалгаа хийхэд илүү хүчирхэг хэрэгсэл, дэмжлэг үзүүлэх болно. Ирээдүйд сцинтилляцийн шил нь цацраг идэвхт чанарыг илрүүлэх технологийн илүү үр ашигтай, найдвартай, тогтвортой гол бүрэлдэхүүн хэсэг болно гэж найдаж байна.