! آشکارسازهای فروسرخ :
آشکارسازی در
ناحیه فروسرخ مسئله مشکل تری است زیرا در طول موج های بالای حدود 13000
آنگستروم ، فوتون ها انرژی کافی برای خروج
الکترون از
کاتد یا فعال ساختن
امولسیون را ندارد. و
منابع نوری نیز ضعیف اند.
در
طول موجی حدود 1mm آشکارسازهای بلوری روش
کهموج قابل استفاده اند، لذا در اینجا فاصله 1μmالی 1000μm را بررسی می کنیم.
آشکارسازهای گرمایی و
فوتورسانا ، تقسیم بندی کرد. در هر دو دسته ، جواب حاصل متناسب با
توان جذبی w است. با این تفاوت که آشکارسازهای گرمایی آهنگ انرژی جذب شده را مستقل از طول موج آن اندازه می گیرند. در صورتی که آشکارسازهای فوتورسانا ، مانند
تکثیرکننده های فوتون ، میزان جذب فوتون ها را اندازه می گیرند.
بنابرین به طور مطلوب ، جواب آنها برای یک توان مطلوب در گستره حساسشان ، به طور خطی با
طول موج افزایش می یابد. این دو نوع از لحاظ زمان تغییرات علامت
سرعت متفاوتی دارند. بصورت یک دستور کلی می توان گفت که این مقدار در مقایسه با نانو ثانیه برای تکثیرکننده های فوتون ، برحسب میلی ثانیه برای آشکارسازهای گرمایی ، میکرو ثانیه برای آشکارسازهای فوتورسانا اندازه گیری می شود.
قیاس آشکارساز فروسرخ با سایر آشکارسازها:
- در مقایسه با تکثیر کننده های فوتون ، آشکارسازهای فروسرخ در طول موج های کوتاه تر هم نوفه دارند و هم کندتر هستند. از آنجایی که توان تابشی منابع فروسرخ نسبتا پایین است، لذا تراز نوفه این آشکارساز یک سرشتی بسیارمهم است.
- آشکارسازهای گرمایی برای تمامی ناحیه فروسرخ حساس اند. ترموکوپل ها و ترموپیل ها افزایش دمای حاصل از جذب تابش را به صورت نیروی محرکه الکتریکی ترموالکتریک اندازه گیری می کنند. و بولومترها آن را از روی تغییر مقاومت اندازه می گیرند. بولومترها عموما بیشتر مورد استفاده اند. و جهت کاهش نوفه گرمایی و افزایش حساسیت ، آنها را اغلب در دمای هلیوم مایع به کار می برند.
- یک نوع آشکارساز نسبتا متفاوتی ، سلول گولای براساس انبساط یک گاز نادر در اثر گرمای حاصل از تابش فرودی کار می کند. یکی از دیوارهای سلول کوچک حاوی گاز از یک غشای قابل انعطاف باریکه نور باز تابیده ازآن دریافت می شود. سلول گولای یک مرتبه مقداری آهسته تر و ناحساس تر از یک بولومتر خنک شده است. اما منیمم علامت آشکارسازی توسط آن زیاد متفاوت نیست و سلول گولای دارای مزیت کار در دمای اتاق است.
برخلاف
فوتوسل یا
فوتوکاتد یک
تکثیرکننده فوتونی ، فوتون ها دارای انرژی کافی برای خارج کردن مستقیم الکترون ازسطح نیستند ولی آنها پایدارتر از طول موج های قطع مشخصی انرژی کافی برای آزاد ساختن یک الکترون از
شبکه بلور را به دست می آورند و لذا باعث افزایش تعداد
الکترون ها و یا
حفره های آزادی می شوند که به عنوان حاملین بار عمل می کنند. این اثر با پر کردن نیمه هادی ، جهت کاهش تعداد الکترون های برانگیخته گرمایی تقویت می یابد. تا این اواخر دستگاه های فوتورسانا فقط می توانستند در ناحیه فروسرخ نزدیک کار بکنند. که طول موج قطع برای این بلورها مانند
سولفور سرب در حدود چند میکرومتر است.
اما انواع جدید نیمه هادی نا خالص شده یعنی
بلورهای شامل مقدار کمی از ناخالصی های برگزیده ، می توانند ( در دمای هلیوم ) تا حدود 100μm کار بکنند. در واقع ، اینک معلوم شده است که
آشکارسازهای bs – nI می توانند تا درون ناحیه موج میلی متری هم کار کنند. زیرا قابلیت حرکت
الکترون های آزاد با جذب انرژی فوتون افزایش می یابد و این الکترون ها می توانند در دمایی بالا تر از دمای بلور وجود داشته باشند. به این دلیل این آشکارسازها به آشکارسازهای با الکترون گرم موسومند.
- علاوه بر صفحات عکاسی مخصوص و تکثیرکننده های فوتون که می توانند تا ناحیه فرابنفش به کار برده شوند. برای طول موج های کمتر از حدود 1300 آنگستروم که انرژی فوتون تا حد یونیدن گازهای پایدار بالاست ( E<9ev) می توان به وسیله نور آشکارسازی کرد.
- برای آشکارسازی مداوم از یک اتاقک یونش استفاده می شود. اتاقک در ناحیه مسطح یا اشباع منحنی جریان برحسب ولتاژ کار می کند. که در آن جریان یون مستقل از ولتاژ اتاقک بوده و متناسب با شدت فرودی است.
- کارآیی آشکارساز ، برحسب زوج های یون به ازای هر فوتون می تواند به سادگی تا %100برسد. در واقع اگر انرژی فوتون تا حد یونش مضاعف بالا باشد، ممکن است کار آیی بیشتر از این نیز شود.
از آشکارسازهای پالسی یک نوعش شمارنده گایگر مولر است. فوتوالکترون اولیه حاصل از فوتون فرودی
شتاب داده می شود تا با برخوردهای متوالی با
مولکول های گاز بهمنی را به وجود بیاورد، که این تقویت گازی است. به علت نبودن مواد برای ایجاد پنجره ، استفاده از هر دو نوع مزبور در ناحیه طول موج های 1040 – 300
آنگستروم مشکل است. این امر مخصوصا در مورد شمارنده گایگر یا شمارنده فوتون ، که در فشارهای گاز نسبتا زیاد ( حدود 100
تور ) فلزی نازک قابل عبور می شوند و از این ناحیه یک راست تا ناحیه
اشعه ایکس می توان از آشکارساز مزبور استفاده کرد.
گاز به کار برده شده در طول موج های بلند معمولا
اکسید نیتریک یا مولکول های مشابه است، اما در طول موج های کوتاه گازهای نادر به علت بالا بودن پتانسیل یونش آنها ترجیح داده می شوند. با انتخاب زیرکانه ماده پنجره و گاز محتوی می توان نقطه نقطه قطع طول موج های کوتاه و بلند را طوری مرتب کرد که نوار باریکی از حساسیت به وجود آید. آشکارسازهای برگزیده ای از این قبیل جایگزین
طیف سنج در پاره ای از آزمایش های
اختر پاراکت رها گشته است.
آشکارسازهای نور یونش هم چنین برای اندازه گیری های شدت های مطلق و برای درجه بندی منابع به صورت
استانداردهای شدت در فرابنفش
خلا به کار برده شده اند. اگر هر فوتون جذب شده یک فوتوالکترون تولید کند، جریان خروجی یک اطاقک یونی برابر تعداد فوتون های جذبی می شود. گازهای نادر این شرط را به جا می آورند. و به علاوه ضرایب جذب آنها به قدری بالاست که فشار کمی از گاز برای جذب کامل کافی می باشد.
اتاقک یونی را می توان در این طریق با
گازهای نادر به ترتیب کاهش وزن اتمی آنها از 1022 آنگستروم ، حد یونش گزنون تا 250 آنگستروم که در آن فوتوالکترون های خروجی دارای انرژی کافی برای ایجاد یونش ثانوی در
هلیوم است، به کار برد. به هر حال شمارنده فوتونی می تواند در این نقطه کار را به عهده گیرد. زیرا این آشکارساز به جای تعداد الکترون ها ، پالس حاصله از هر
فوتون جذب شده را ثبت می کند.
مباحث مرتبط با عنوان:
