آشکار سازهای فروسرخ
آشکار سازی در
ناحیه فروسرخ مسئله مشکلتری است، زیرا در طول موجهای بالای حدود 13000 آنگستروم ،
فوتونها انرژی کافی برای
خروج الکترون از کاتد یا فعال ساختن
امولسیون را ندارد و
منابع نوری نیز ضعیف هستند. در
طول موجی حدود 1mm آشکارسازهای بلوری روش کهموج قابل استفاده اند، لذا در اینجا فاصله 1μm الی 1000μm را بررسی می‌کنیم.
آشکارسازهای گرمایی و
فوتو رسانا ، تقسیم بندی کرد. در هر دو دسته ، جواب حاصل متناسب با
توان جذبی w است. با این تفاوت که آشکار سازهای گرمایی آهنگ انرژی جذب شده را مستقل از طول موج آن اندازه می‌گیرند. در صورتی که آشکار سازهای فوتورسانا ، مانند
تکثیرکننده‌های فوتون ، میزان جذب فوتونها را اندازه می‌گیرند.
بنابراین بطور مطلوب ، جواب آنها برای یک توان مطلوب در گستره حساسشان ، بطور خطی با طول موج افزایش می‌یابد. این دو نوع از لحاظ زمان تغییرات علامت سرعت متفاوتی دارند. بصورت یک دستور کلی می‌توان گفت که این مقدار در مقایسه با نانو ثانیه برای تکثیر کننده‌های فوتون ، برحسب میلی ثانیه برای آشکار سازهای گرمایی ، میکرو ثانیه برای آشکار سازهای فوتو رسانا اندازه گیری می‌شود.
قیاس آشکار ساز فروسرخ با سایر آشکار سازها
- در مقایسه با تکثیر کننده‌های فوتون ، آشکار سازهای فروسرخ در طول موجهای کوتاه تر هم نوفه دارند و هم کندتر هستند. از آنجایی که توان تابشی منابع فروسرخ نسبتا پایین است، لذا تراز نوفه این آشکار ساز یک سرشتی بسیار مهم است.
- آشکار سازهای گرمایی برای تمامی ناحیه فروسرخ حساس‌اند. ترموکوپلها و ترموپیلها 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 می‌گیرند. بولومترها عموما بیشتر مورد استفاده‌اند و جهت کاهش نوفه گرمایی و افزایش حساسیت ، آنها را اغلب در دمای هلیوم مایع بکار می‌برند.
- یک نوع آشکار ساز نسبتا متفاوتی ، سلول گولای بر اساس انبساط یک گاز نادر در اثر گرمای حاصل از تابش فرودی کار می‌کند. یکی از دیوارهای سلول کوچک حاوی گاز از یک غشای قابل انعطاف باریکه نور باز تابیده از آن دریافت می‌شود. سلول گولای یک مرتبه مقداری آهسته‌تر و ناحساستر از یک بولومتر خنک شده است. اما مینیمم علامت آشکار سازی توسط آن زیاد متفاوت نیست و سلول گولای دارای مزیت کار در دمای اتاق است.
- سلولهای فوتو رسانا عبارت از نیم هادیهایی است که مقاومت الکتریکی آنها در اثر نوردهی کم می‌شود. تغییر در مقاومت متناسب با آهنگ جذب فوتونهاست و می‌توان آن را به صورت یک تغییر ولتاژ در دو سر یک مقاومت بار ، سری با دستگاه فوتو رسانا ، اندازه گیری کرد. این ساز و کار را می‌توان به صورت یک اثر فوتو الکتریک داخلی توصیف کرد.
آشکارساز فوتونی
برخلاف
فوتوسل یا فوتو کاتد یک
تکثیرکننده فوتونی ، فوتونها دارای انرژی کافی برای خارج کردن مستقیم الکترون ازسطح نیستند، ولی آنها پایدارتر از طول موجهای قطع مشخصی انرژی کافی برای آزاد ساختن یک الکترون از
شبکه بلور را بدست می‌آورند و لذا باعث افزایش تعداد الکترونها و یا حفره‌های آزادی می‌شوند که به عنوان حاملین بار عمل می‌کنند. این اثر با پر کردن نیم هادی ، جهت کاهش تعداد الکترونهای برانگیخته گرمایی تقویت می‌یابد. تا این اواخر دستگاههای فوتو رسانا فقط می‌توانستند در ناحیه فروسرخ نزدیک کار بکنند، که طول موج قطع برای این بلورها مانند سولفور سرب در حدود چند میکرومتر است.
اما انواع جدید نیم هادی ناخالص شده یعنی بلورهای شامل مقدار کمی از ناخالصیهای برگزیده ، می‌توانند (در دمای هلیوم) تا حدود 100μm کار بکنند. در واقع ، اینک معلوم شده است که
آشکارسازهای bs – nI می‌توانند تا درون ناحیه موج میلیمتری هم کار کنند. زیرا قابلیت حرکت
الکترونهای آزاد با جذب انرژی فوتون افزایش می‌یابد و این الکترونها می‌توانند در دمایی بالاتر از دمای بلور وجود داشته باشند. به این دلیل این آشکار سازها به آشکار سازهای با الکترون گرم موسومند.
آشکار ساز امواج فرابنفش
- علاوه بر صفحات عکاسی مخصوص و تکثیرکننده‌های فوتون که می‌توانند تا ناحیه فرابنفش بکار برده شوند. برای طول موجهای کمتر از حدود 1300 آنگستروم که انرژی فوتون تا حد یونیدن گازهای پایدار بالاست (E<9ev) می‌توان بوسیله نور آشکار سازی کرد.
- برای آشکار سازی مداوم از یک اتاقک یونش استفاده می‌شود. اتاقک در ناحیه مسطح یا اشباع منحنی جریان برحسب ولتاژ کار می‌کند، که در آن جریان یون مستقل از ولتاژ اتاقک بوده و متناسب با شدت فرودی است.
- کارآیی آشکار ساز ، برحسب زوجهای یون به ازای هر فوتون می‌تواند بسادگی تا %100برسد. در واقع اگر انرژی فوتون تا حد یونش مضاعف بالا باشد، ممکن است کارآیی بیشتر از این نیز شود.
آشکار ساز گایگر مولر
|
آشکار ساز گایگر مولر
از آشکار سازهای پالسی یک نوعش شمارنده گایگر مولر است. فوتو الکترون اولیه حاصل از فوتون فرودی شتاب داده می‌شود تا با برخوردهای متوالی با مولکولهای گاز بهمنی را بوجود بیاورد، که این تقویت گازی است. به علت نبودن مواد برای ایجاد پنجره ، استفاده از هر دو نوع مزبور در ناحیه طول موجهای 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 می‌شوند و از این ناحیه یک راست تا ناحیه
اشعه ایکس می‌توان از آشکار ساز مزبور استفاده کرد. گاز بکار برده شده در طول موجهای بلند معمولا اکسید نیتریک یا مولکولهای مشابه است، اما در طول موجهای کوتاه گازهای نادر به علت بالا بودن پتانسیل یونش آنها ترجیح داده می‌شوند. با انتخاب زیرکانه ماده پنجره و گاز محتوی می‌توان نقطه نقطه قطع طول موجهای کوتاه و بلند را طوری مرتب کرد که نوار باریکی از حساسیت بوجود آید. آشکار سازهای برگزیده‌ای از این قبیل جایگزین طیف سنج در پاره‌ای از آزمایشهای اختر پاراکت رها گشته است.
آشکار سازی نور قطبیده
آشکار سازهای نور یونش هم چنین برای اندازه گیریهای شدتهای مطلق و برای درجه بندی منابع به صورت استانداردهای شدت در فرابنفش خلأ بکار برده شده‌اند. اگر هر فوتون جذب شده یک فوتو الکترون تولید کند، جریان خروجی یک اطاقک یونی برابر تعداد فوتونهای جذبی می‌شود. گازهای نادر این شرط را به جا می‌آورند و به علاوه ضرایب جذب آنها به قدری بالاست که فشار کمی از گاز برای جذب کامل کافی می‌باشد. اتاقک یونی را می‌توان در این طریق با
گازهای نادر به ترتیب کاهش وزن اتمی آنها از 1022 آنگستروم ، حد یونش گزنون تا 250 آنگستروم که در آن فوتو الکترونهای خروجی دارای انرژی کافی برای ایجاد یونش ثانوی در
هلیوم است، بکار برد. به هر حال شمارنده فوتونی می‌تواند در این نقطه کار را به عهده گیرد، زیرا این آشکار ساز به جای تعداد الکترونها ، پالس حاصله از هر فوتون جذب شده را ثبت می‌کند.
مباحث مرتبط با عنوان
