Đầu dò nhấp nháy dùng ánh sáng để nhận biết bức xạ như thế nào?
Khám phá mở rộng – Vật lý/KHTN 12
Đầu dò nhấp nháy nhận bức xạ qua một bước trung gian là ánh sáng. Bức xạ tương tác với vật liệu nhạy, để lại năng lượng; một phần năng lượng trở thành các photon mà cảm biến quang thu và chuyển thành tín hiệu điện.
Một tương tác vô hình để lại ánh sáng
Vật liệu nhấp nháy, còn gọi là scintillator, có khả năng phát ánh sáng sau khi nhận năng lượng từ bức xạ ion hóa. Tín hiệu có thể rất ngắn và yếu, nên mắt người không phải bộ phận đọc chính.
Không phải hạt bức xạ được phủ thêm màu để camera nhìn thấy. Ánh sáng là sản phẩm của tương tác và đáp ứng vật liệu. Chỉ những tương tác truyền năng lượng theo cách phù hợp mới góp phần tạo tín hiệu của hệ.
Cảm biến quang nhận những gì?
Hệ dẫn ánh sáng và hình học đầu dò đưa một phần photon tới cảm biến, chẳng hạn ống nhân quang hoặc cảm biến nhân quang silicon. Chúng tạo tín hiệu điện rồi mạch xử lý ghi nhận thời điểm, độ lớn hoặc những đặc điểm khác.
Hình dung một sự kiện xảy ra trong hộp tối làm xuất hiện một chớp sáng nhỏ. Ta có thể dùng bộ thu để báo sự kiện ấy mà không cần nhìn trực tiếp vật đã gây ra nó. Trong đầu dò thật, khả năng thu photon và mức nhiễu quyết định phép đo hữu ích tới đâu.
Đếm sự kiện khác đo năng lượng
Trong điều kiện phù hợp và sau hiệu chuẩn, lượng ánh sáng hoặc tín hiệu điện có thể mang thông tin về năng lượng đã lắng đọng trong vùng nhạy. Nhưng năng lượng lắng đọng không luôn bằng toàn bộ năng lượng ban đầu: một phần có thể rời vùng đo.
Số xung cũng không tự bằng hoạt độ nguồn hay liều nhận được. Hiệu suất, phông nền và cách bố trí cần được xét trước khi suy các đại lượng ấy.
Khác ống Geiger dùng phóng điện trong khí, đầu dò này đưa ánh sáng vào chuỗi đo.
Ghi nhớ: tương tác bức xạ → ánh sáng trong vật liệu → tín hiệu điện từ bộ thu → thông tin sau xử lý. Mỗi khâu đều có điều kiện và tổn hao.
Đọc thêm
- Máy đếm Geiger nhận một sự kiện bức xạ bằng tín hiệu nào?
- Máy PET dùng phản vật chất để tạo ảnh như thế nào?