و صفحه عنوان به انگلیسی
- آشکارسازی تابش ایکس کم انرژی
برای آشکارسازیِ تابش ایکس کم انرژی آشکارسازهایی اعم از شمارندههای تناسبی گازی، آشکارسازهای حالت جامد[1] و آرایههای میکروکانال[2] موجود هستند، ولی به دلیل مزیتهایی که در زیر ذکر شدهاست آشکارسازهای تناسبی گازی از گذشته تا کنون به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند[1]:
- بازدهی بالا
- پهنای باند گسترده
- امکان ساخت در اندازه های بزرگ
- تابش پس زمینه کم
- امکان ساخت برای بدست آوردن قدرت تفکیک پذیری مکانی
- امکان به دست آوردن قدرت تفکیک پذیری انرژی
آشکارسازهای گازی حساس به مکان چند سیمی زیر مجموعه ای از شمارندههای تناسبی گازی هستند که میتوان توسط آنها علاوه بر شمارش تعداد برهمکنشها، مکان برهمکنش را نیز به دست آورد، به همین دلیل یکی از کاربردهای آنها استفاده در شتابدهنده یا به عبارت دیگر استفاده از آنها در تصویربرداری از نمونه ای که در معرض تابش قرار میگیرد است، به این صورت که نمونه ای در معرض تابش قرار میگیرد و تابش پراشیده شده از نمونه توسط آشکارساز آشکار می شود و ساختار آن نمونه مشخص می شود. آشکارسازهایِ دیگری اعم از آشکارسازهای سوسوزن هم برای این هدف موجود هستند ولی در این آشکارسازها باید برای بدست آوردن نرخ سیگنال به نویز قابل قبول، انرژی ذره ورودی زیاد باشد. از طرفی هم در تصویربرداری اگر ماده هدف نازک باشد دیگر نمیتوان از انرژیهای زیاد استفاده کرد زیرا برای اینکه بتوان ساختار ماده را مشخص کرد، تابش ابتدا باید توسط نمونه جذب شود و پراکندگی یا پراش اتفاق بیافتد و سپس توسط پراش به وجود آمده به ساختار نمونه پی برده شود در حالی که اگر انرژی تابش زیاد باشد، تابش کاملاً از هدف عبور می کند. به همین دلیل انرژیهای پایین مد نظر هستند که تابش X نرم بهترین گزینه است. شکل (1-1) محدوده تابشهای الکترومغناطیسی را نشان میدهد که محدوده تابش X نرم در آن مشخص است:
- طیف انرژی تابش الکترومغناطیسی به همراه طول موج و فرکانس مربوطه
- عملکرد پراش و آشکارسازی
آشکارسازهای گازی حساس به مکان چند سیمی به دلیل عملکرد خوبی که در محدوده انرژیهای پایین دارند مورد توجه قرار گرفته اند. عملکرد پراش و آشکارسازی به صورت خلاصه در شکل (1-2) مشخص است :
- شمایی از پراش و آشکارسازی به صورت خلاصه
همانطور که از شکل (1-2) مشخص است آشکارساز برای اینکه بتواند تمامی تابشهایی که پراشیده میشوند را آشکار کند باید زاویه فضایی زیادی را بپوشاند.
- فرایند آشکارسازی
آشکارسازی در یک و دو بعد انجام می شود، برای اینکه بتوان فرایند آشکارسازی را درک کرد میتوان آن را مانند فرایند یک اسکنر در نظر گرفت که در آشکارسازی یک بعدی نمونه در یک جهت مثلاً x اسکن می شود در حالی که در آشکارسازی دو بعدی نمونه یکبار در جهت x و یکبار در جهت y اسکن می شود و به همین دلیل سریعتر است.
آشکارساز یک بعدی در مرجع [2]مورد بررسی قرار گرفته است. در این پایان نامه آشکارساز حساس به مکان دو بعدی مورد بررسی قرار میگیرد. روشهای متعددی برای آشکارسازی حساس به مکان دو بعدی موجود است که عبارتاند از:
- روش خط تأخیر
- روش چند لایه ای
- استفاده از دو کاتد
- استفاده از نوارهای میکرو
- استفاده از روش تقسیم بار
که در این پایان نامه روش خط تأخیر با هندسهای به شکل (1-3) انتخاب شده است:
پنجره آشکارساز |
به دلیل اینکه سیگنال نهایتا از کاتد گرفته می شود هر کدام از کاتدها اعم از x و y به خطوط تأخیر متصلاند که این خطوط تأخیر هر یک شامل یک خازن 82pF و یک خود القاء 20µH است. برای درک استفاده از روش خط تأخیر، در یکی از بعدها، دو مکان انجام برهمکنش در نظر گرفته می شود. 0و Error! Reference source not found.اگر پیکسل ستاره دار مکان انجام برهمکنش باشد و هر کدام از مولفههای خازن و خودالقا تأخیر 1 ایجاد کنند در ازای تشکیل دو پالس A و B داریم:
ادامه شکل (1-4) |
پس در این حالت تأخیر منفی برای دو پالس A و Bنسبت به یکدیگر بوجود می آید ولی به دلیل اینکه تأخیر منفی تعریف نشده است باید طراحی جدیدی برای از بین بردن آن ایجاد شود، به این صورت که سه تأخیر خارجی که هرکدام تأخیری به اندازه کل خط تأخیر متصل به پیکسلها ایجاد می کند (در اینجا 6µs)، به صورت زیر اضافه میشوند:
- ایجاد سیگنال در دو مکان مختلف برای یک بعد با وجود خط تأخیر خارجی
ادامه شکل (1-5)
بنابراین در حالت جدید تأخیر منفی از بین میرود.
در ساخت این آشکارساز به جای دو کاتد از یک صفحه به عنوان کاتد x و y استفاده شده است که بالای آن سیمهای آند که به ولتاژ متصل میشوند قرار دارند و بالای آن هم پنجره ورودی قرار داردشکل (1-3) بنابراین در این حالت به طراحی ویژهای نیاز است که بتواند سیگنالها را به طور مساوی روی هر دو کاتد پخش کند یا به عبارت دیگر هر دو کاتد X و کاتد Y در فاصله یکسانی از مکان پدیده بهمنی (سیمهای آند) قرار گیرند. به همین دلیل از طراحیای شبیه شکل (1-6) استفاده شده است.
فرم در حال بارگذاری ...