CS214241B1 - Plynový elektrOluminiscenční detektor - Google Patents

Abstract

Vynález se týká plynového elektrolumi- niscenčního detektoru s výstupním okénkem pokrytém z vnější strany vrstvou optického konvertoru. Výstupní okénko je tvořeno destič kou z LiF, MgF2 nebo CaF2 a je z vnější stra ny pokryto vrstvou organického nebo anorganic kého optického konvertoru, která je v optic kém kontaktu s fotonásobičem. Optický kon vertor umístěný vně výstupního okénka detek toru zajištuje zvýšení světelného výstupu a zlepšení energetické rozlišovací schopnosti plynového elektroluminiscenčniho detektoru. Detektor podle vynálezu nevyžaduje přídavné proplachovací zařízení nebo použití getrů s omezenou dobou působnosti. Popsaný detektor se ukazuje jako perspektivní ve spektrometrii měkkého rentgenová záření.

Description

Vynález se týká plynového elektroluminiscenčního detektoru s výstupním okénkem pokrytém z vnější strany vrstvou optického konvertoru.

Plynový elektroluminiscenční detektor je tvořen vakuotěsným válcovým tělesem ze skla, kovu, keramiky nebo z jiného vakuového materiálu se vstupním okénkem propustným pro detekované ionizující záření a výstupním okénkem z materiálu jako je MgFg, LiF nebo CaFg. Uvnitř válcového tělesa je dále umístěn systém elektrod tvaru mřížek. Detekované záření po průchodu vstupním okénkem vyvolává v plynovém objemu detektoru primární exoitaci a ionizaci spojenou se vznikem volných elektronů. Tyto volné elektrony, urychlené elektrickým polem vytvořeným mezi elektrodami, excitují nepružnými srážkami atomy a molekuly náplňového plynu a vyvolávají tak jeho elektroluminiscenci. Světelný záblesk je pak registrován fotonásobičem.

Plynové elektroluminiscenční detektory s argonovou náplní o tlaku 100 kPa a elektrickým polem o intenzitě 3 000 V cm mezi elektrodami mají emisní spektrum rozloženo v rozsahu 110 až 160 nm. V případě xenonové náplně za stejných podmínek nalézá se hlavní emisní oblast v rozsahu 150 až 200 nm s maximální emisí 167 nm. Dosud vyráběné fotonásobiče pro UV oblast jsou s křemennými okénky a jejich minimální detekovatelná vlnová délka je 200 nm. Odřezání elektroluminiscenčního spektra pod 200 nm vlivem křemenného okénka fotonásobiče je velmi nevýhodné a značně snižuje možnost použití těchto detektorů.

K přesunuti krátkovlného ultrafialového záření do oblasti maximální citlivosti fotonásobiče se proto používá optických konvertorů, jejichž vrstvou se pokrývají vnitřní plochy detektorů. Jako nejúčinnějši se jeví organické konvertory, které však mají vysokou tensi par a zhoršují tak funkci detektoru. Tato skutečnost vyžaduje použití přídavného zařízení, které zajištuje kontinuální proplachování detektoru přes roztavený draslík nebo slitinu draslíku a vápníku. V literatuře jsou rovněž popisovány plynové elektroluminiscenční detektory s- různými getry, jejich životnost je však omezená.

Uvedené nedostatky odstraňuje plynový elektroluminiscenční detektor podle vynálezu, jehož podstatou je, že výstupní okénko detektoru tvořené z LiF, fluoridu lithného, MgFg, fluoridu hořečnatého, nebo CaF,,, fluoridu vápenatého, je z vnější strany pokryto vrstvou organického nebo anorganického optického konvertoru, která je v optickém kontaktu s fotonásobičem.

Plynový elektroluminiscenční detektor podle vynálezu se vyznačuje dlouhodobou životnosti a vysokou stabilitou, aniž by vyžadoval přídavné zařízení k proplachování nebo použití getrů s omezenou délkou působnosti. Vrstva optického konvertoru umístěna na vnější straně výstupného okénka z LiF, MgFg nebo CaFg prostupného pro krátkovlné UV záření, zajištuje zvýšení světelného výstupu a zlepšení energetické rozlišovací schopnosti plynového elektroluminiscenčního detektoru. Tyto detektory se ukazují jako velmi perspektivní ve spektrometrii měkkého rentgenová záření.

Na přiloženém výkrese je znázorněno konkrétní provedení plynového elektroluminiscenčního detektořu,které bylo rovněž odzkoušeno. Detektor je tvořen vakuově těsným válcovým tělesem J. ze skla s přitmeleným vstupním okénkem 2 z beryliové fólie o tlouštce 100 um a 0 25 mm a výstupním okénkem 3, které tvoří destička vyříznutá z monokrystalu LiF o 0 25 mm, které je z vnější strany pokryto vrstvou organického optického konvertoru 4 z p-terfenylu o tlouštce mm. Detektor je opticky spojen s fotonásobičem E5. Rovnoběžně s okénky 2 a 3 jsou uvnitř válcového tělesa 1. umístěny dvě kovové elektrody 6, J7 ve tvaru mřížek. Transparentnost mřížek 6, 7 je přibližně 90 í a jsou tvořeny wolframovým pozlaceným vláknem o tloušťce 40 um.

Pracovní objem plynového elektroluminiscenčního detektoru je rozdělen na dvě funkční části. První část, pro absorbci detekovaného záření, je vymezena vstupním okénkem 2 a první elektrodou 6, která má vzhledem ke vstupnímu okénku 2 kladný potenciál. Druhá část, v níž vzniká elektroluminiscenční záření, je vymezena první mřížkou 6 a druhou mřížkou 7.

Plynový elektroluminiscenční detektor byl dlouhodobě odčerpáván při zvýšené teplotě na -4 · tlak 10 Pa a pak naplněn inertním plynem např. xenonem, jehož čistota byla 99,987 %, pod tlakem 100 kPa.Odtavený detektor opticky spojený s fotonásobičem byl vyhodnocován na mnohokanálovém analyzátoru. Pro rentgenovo záření o energii 5 keV byla energetická rozlišovací schopnost 10 $ při intenzitě elektrického pole 4 000 v/cm mezi první mřížkou a druhou mřížkou 7 a 500 v/cm v prostoru mezi okénkem £ a první mřížkou £.

Claims (1)

1. Plynový elektroluminiscenční detektor tvoření vakuově těsným válcovým tělesem plněným inertním plynem nebo směsí inertních plynů, se soustavou planparalelních elektrod tvaru mřížek, se vstupním okénkem propustným pro detekované ionizující záření vyznačený tím, že vnější strana výstupního okénka (3) propustného pro krátkovlné UV záření z LiF, MgF,, nebo CaF₂ je pokryta vrstvou organického nebo anorganického optického konvertoru (4), která je v optickém kontaktu s fotonásobičem (5).