سؤال

[العلم والايمان]

السلام عليكم ورحمه الله وبركاته
انا كنت عايزه اعرف ايه هي الفروق بين الكواشف النوويه
وتركيب عداد جيجر واهميته وشرح عن دوره في قياس اشعاع الماده المشعه

[ريم الفيزيائية المحبة]

introduction

الكاشف : هو عبارة عن جهاز كشف له عدة أنواع و أشكال و أحجام
و يستخدم في نطاق واسع في كثير من الأماكن الخاصة منها و العامة
و أجهزة الكشف تُصمم عموماً بناء على ما يراد الحصول عليه منها
وتتركز أهميتها و الحاجة الماسة لها في كون الإنسان محدود الرؤية
لما يحيط فيه من جسيمات و موجات و نحوها  و لعل هذا من أهم الأسباب لصناعتها و لقد توالت الصناعات للكاشفات التي أدت إلى تعدد أغرضها
و أشكالها و مع تقدم العلوم و تنوع المعارف تم إيجاد ما يسمى بـــ
,,,  كاشفات الإشعاعات ,,,
و هذا النوع من الكاشفات النووية لها  عوامل غاية في الأهمية و نذكر باختصار هذه العوامل و هي كالتالي التأين و يعني ذلك قابلية المواد المستخدمة في الكاشفات للتأين و هناك عدة أنواع للتأين و ما يعنينا هنا التصادم  إضافة لذلك أن تكون المواد المستخدمة أيضاً غير موصلة للكهرباء وذلك لإيجاد التيار الكهربي الذي يوجد النبضة الكهربية و من ثم إيجاد المدى الذي يهدف إيجاده لمعرفة سمك الوقاية للكائن الحي و كل شيء يتضرر من الإشعاعات النووية حال تعرضه لها عموماً و من المناسب أن نذكر هنا أن المدى يتناسب عكسي مع عامل التأين و طردياً مع النفاذ
و فيما يلي بعض الأجهزة المصنعة التي تستخدم في الكشف عن الإشعاعات
و هـــــــــــــي :

1-  طريقة الكشف بأفلام أو ألواح التصوير
2-  الكاشفات الغازية
3-  الغرفة السحابية
4-  الغرفة الفقاعية
5-  الكاشفات الوميضية
6-  العداد ألشراري
7-  كاشفات أشباه الموصلات      



طريقة الكشف بأفلام أو ألواح التصوير P.D.M :
وهي من الطرق القديمة و تستخدم للكشف عن الإشعاعات الكونية المخترقة للنطاق الأرضي  و الإشعاعات ذات الطاقة العالية و لا يشترط ألواح تصوير
بل يمكن استخدام ألواح زجاجية شفافة أو بلاستيكية بحيث تغطى بطبقة سميكة من مادة بروميد الفضة أو في مستحلب نووي خاص يحتوي على عدد من النويّات بنسب تركيز معينة
♦ و عند سقوط الإشعاعات على الأفلام تفقد جزء من طاقتها  لتفتيت بروميد الفضة أثناء نفاذها من اللوح مخلفة تلك العملية عدد من حبيبات فضية التي تبقى بمثابة أثر لمسار تلك الإشعاعات و تعالج تلك الحبيبات بأحماض خاصة لإظهار أثر المسار (صورته)
◘ و بإضافة مادة الليثيوم  أو البورون بنسبة لا تزيد عن 10% مع بروميد الفضة لتساعد في أنتاج جسيمات مشحونة لتقوم بعملية الإنتاج الأيوني
ونستطيع من ذلك الكشف على النيترونات البطيئة و الأشعة الكهرومغناطيسية.
■ و نتيجة للتطور الصناعي تم في ضوء ذلك تطوير هذه الطريقة و تم عمل أفلام ذات حساسية عالية مساحتها   توضع في حافظة و يحمل هذه الحافظة العاملون في المجال الإشعاعي لمعرفة مدى الجرعات التي يتعرض لها العاملون أثناء عملهم و يتم من معالجة تلك الأفلام بأحماض خاص تظهر العتمة الظاهرة على الفلم و يقام بقياس شدة العتمة من خلال تمرير ضوء بالأفلام نفسها و باستخدام منحنى لمعايرة بين جرعات معروفة مسبقا و العتمة الموجودة يتم معرفة الجرعات .

و من مميزات طريقة الكشف بالأفلام :
1-   أنها ذات حساسية عالية       2-   قدرة امتصاصها كبيرة
3-  تحتفظ الأثر بصفة دائمة        
4-  يمكن التحكم في كثافة الوسط المادي و حساسيّته
5-  صغيرة الحجم  و خفيفة الوزن
6-  سهولة و قلة تكلفة تصنيعها

و لها عيوب نلخصها بالتالي :
1-    مدى الجسيمات في الوسط المادي قصير
2-    تحتاج وقت طويل لقياس طول الأثر و حساب زوايا التشتت
و حساب كثافة الجسيمات
3-    يجب أن نحرف مسارها لتحديد أماكن و حركة الجسيمات
الكاشفات الغــــــــازية  Gas Detectors :
و تعتبر من أوائل الأجهزة التي تم استخدامها في مجال الكشف عن الإشعاعات النووية و للكاشفات الغازية عدة أنواع و من أهمها ما يلي :
 - غرفة التأين  ,    Ionization chamber { I.C.h }
هي كاشف غازي يعمل في المنطقة الأولى من مناطق التشغيل التي يكون فيها فرق الجهد  المطبق منخفض جداً و التيار في حالة تشبع saturation state  
و يعتمد تصنيعها في معرفة الإشعاعات النووية الداخلة كالتالي :
أولاً : الكشف عن الجسيمات النووية المشحونة :
 -  الكشف عن الجسيمات النووية المشحونة الخفيفة
مثل : جسيمات بيتا
التي لها قدرة نفاذية متوسطة من المواد الصلبة و تعتبر من المعاملات المؤينة المتوسطة لذا توضع نافذة مغطاة بغشاء رقيق في جدار الغرفة للسماح لها في المرور مع مراعاة قدرة الغشاء على تحمل الضغط و عدم امتصاصه كل طاقة الجسيمات و زيادة كمية الغاز داخل الغرفة.
 -  الكشف عن الجسيمات النووية المشحونة الثقيــلة
مثل : البروتون  &  جسيمات ألفا  
التي لها قدرة نفاذيّة صغيرة من المواد الصلبة و تعتبر من المعاملات المؤينة القوية لذلك يوضع نافذة مغطاة بغشاء رقيق في جدار الغرفة للسماح لها في المرور مع مراعاة قدرة الغشاء على تحمل الضغط عليه و لا تمتص كل طاقة هذه الجسيمات .
ثانياً : الكشف عن الأشعة الكهرومغناطيسية:
مثل : أشعة جاما   &  أشعة اكس    
لها قدرة نفاذية عالية و تعتبر من المعاملات المؤينة الضعيفة لذا لا يلزم وضع نافذة و لكن معظم هذه الأشعة لا تترك لها أثر عند مرورها من مادة الغرفة و القليل منها يحرر بعض إلكترونات ذرات الغاز داخل الغرفة التي
تساعد في عملية التأين و لأن إحداث تأثير كمبتون أو الكهروضوئي أو الإنتاج الزوجي قليل الاحتمال فإنه يبطن سطح الداخلي بطبقة من الرصاص
لزيادة الكفاءة و معامل الكفاءة الذي يمثل نسبة عدد الإشعاعات الساقطة
في عداد الكاشف إلى العدد الكلي للإشعاعات الساقطة عليه يميز هذا النوع.
ثالثاً : الجسيمات النووية المتعادلة:
مثل : النيترونات
لها قدرة نفاذية عالية و لكنها غير قادرة لإحداث تأين لذرات الغاز بالغرفة
لذا توضع مادة قابلة للتفاعل النووي مع النيترونات لإنتاج جسيمات مشحونة كالبروتون أو جسيمات ألفا و ذلك بطريقتين :
- تملأ الغرفة بغاز ثالث فلوريد البورون فيحدث داخل الغرفة تفاعل نووي بين النيترونات الداخلة و المادة منتجاً جسيمات ألفا كالتالي...
 
فتقوم جسيمات ألفا بعملية تأين الغاز الداخلي
و قد وجد أن مقطع التفاعل العرضي يتناسب عكسي مع سرعة النيترون لذلك هذا النوع من الكاشفات حساس للنيترونات البطيئة
و لكشف النيترونات السريعة تعبأ الغرفة بالهيدروجين منتج بروتون .
- يتم تغطية الجدار في طبقة من اليورانيوم المخصب فتأسر هذه الطبقة النيترونات الساقطة على الجدار مطلقتاً جسيمات مشحونة فتأين

◄ تتوقف كفاءة كاشف الأشعة الكهرومغناطيسية و الجسيمات المتعادلة على ما يلي :
1- نوع الغاز و كثافته و ضغطه
2- الأبعاد الهندسية للغرفة و القطبين
3- الطاقة البدائية للأشعة  الساقطة و الجسيمات المتعادلة الساقطة
رابعاً : غرفة التأين النبضية :
تقتصر في دراسة الجسيمات المشحونة الثقيلة المفردة الساقطة واحدة تلو الأخرى
- عداد التناسب  , proportional counter { p.c }
تركيبه نفس تركيب غرفة التأين إلا أنه يعمل بالمنطقة الثانية من مناطق التشغيل تسمى المنطقة التناسبية و فيها فرق الجهد  المطبق كبير
يؤدي لإكساب الأيونات البدائية طاقة حركية عالية فتنتج هي بدورها أيونات ثانوية تبعاً لتصادمها مع ذرات الغاز و كل ما زاد الجهد زاد الأيونات البدائية و الثانوية  فيزداد شدة التيار النسبي   و في التحام الالكترونات
و الأيونات تنتج أشعة أكس و بحالة تصادمها مع ذرات الغاز تثار الذرات
و تعود لحالتها مطلقة فوتونات على هيئة أشعة فوق بنفسجية تساعد في تتابع التأين الثانوي و لزيادة عملية التأين يحدث انهيار الغاز .
- عداد جايجر-ميلر  , Geiger-Muller Counter { G-M.C }
تركيبه هو نفس تركيب غرفة التأين إلا أنه يعمل في المنطقة الثالثة من
مناطق التشغيل التي يكون فيها  فرق الجهد  المطبق كبير جداً جداً
و هو حساس جدا للإشعاعات النووية ذات الطاقة العالية و أيضاً ذات الطاقة المنخفضة و لأن التفريغ الكهربي للغاز مستمر داخل غرفة العداد جاعل التيار يتدفق داخل الغرفة باستمرار مؤدي لعدم استقبال إشعاعات نووية جديدة و يعد العداد عداً خطئاً لتلك الأشعة الساقطة لذا لابد من عملية إخماد للتفريغ الكهربي ...
و هناك طريقتين للإخماد :
▪     طريقة الإخماد الداخلي
▪    طريقة الإخماد الخارجي

 - الإخماد الداخلي :
هي طريقة كيميائية تعتمد على نوعية الخليط الغازي الممتلئة منه غرفة العداد و تعرف بالإخماد الكيميائي أو الذاتي
و فيه تستخدم مقاومة خارجية صغيرة لضمان بقاء فرق الجهد البدائي ثابت و تملأ أنبوبة العداد بخليط من غاز تحت ضغط معين و غير موصل للكهرباء بحيث أحدهما قابل للتأين و الأخر متعدد الذرات قابل للتبخر.

 - الإخماد الخارجي :
هي طريقة إلكترونية تعمل بشكل آلي و تعتمد على قيمة المقاومة الخارجية
و العلاقة بين قيمة المقاومة و قيمة الجهد البدائي
و تعرف بالإخماد الإلكتروني أو غير الذاتي  .
و فيه تستخدم مقاومة خارجية كبيرة موصلة بدائرة كهربائية موصلة بأنبوب العداد المملوء بغاز الأرجون الخامل و غير موصل و قابل للتأين
و يوصل بالعداد جهاز تكبير الإشارات الصوتية و عندما نوصل طرفا القطبين بطرفي الدائرة و بالمقامة  و باختيار قيمة ملائمة للمقاومة ينخفض الجهد البدائي للحد المؤدي لإخماد التفريغ.




الغرفة السحـابية Cloud Chamber:
هي من الوسائل المعملية الأولى للكشف عن الجسيمات برؤية مباشرة لمساراتها وقد جاءت بعد طريقة ألواح التصوير و تسمى أيضاً بالغرفة الضبابية أو غرفة ويلسون الذي صنعها..
تتكون من اسطوانة معدنية مصقول جدارها الداخلي بعناية و تركب نافذة شفافة يمكن التصوير من خلالها بأحد طرفيها و بالقرب منها فتحتين بالفتحة الأولى مصدر ضوء و الثانية فيها أنبوبة تمر لداخل الغرفة و مثبت على النافذة آلة تصوير وفي الطرف الآخر يثبت جهاز مكبس و فتحة بجواره لخروج الهواء ...
... هذه مكونات الغرفة السحابية بشكل عـــام ...
يتم تشغيل الغرفة بعد ملأ حيزها الداخلي المسمى الحيز الفعّال بخليط من الهواء النقي مشبع في بخار الماء أو خليط بخار غاز الأرجون المشبع ببخار الكحول
و نتيجة للحركة الفجائية السريعة للمكبس يتمدد الخليط فجئه تمدد مكظوم مسبب
انخفاض مفاجأ بدرجة حرارة الخليط و ضغطه و يصبح في مرحلة ما فوق التشبع
سامح للجسيمات النووية المشحونة بالمرور التي تنتج بدورها أزواج أيونيّة بطول
مسارها داخل الحيز الفعّال و تتكاثف حول الأيونات قطرات بهيئة صفوف ممكن رؤيتها و كل صف يمثل طول مسار أو أثر الجسيمات داخل الغرفة و بتطور الصناعة تم تطوير الغرفة بثبات مبدأ عملها  من أهم التطويرات  زيادة سرعة عملية التمدد داخل الحيز الفعّال و سرعة التخلص من الأيونات ...
 إلا أن تبخر القطرات المتكاثفة حول الأيونات كان بمثابة عيب كبير للغرفة حتى  قام لانجسدورف بتطوير أداء الغرفة و الحصول على حساسية عالية و تعرف الغرفة المطورة باسم غرفة الانتشار السحابية.

غرفة الانتشار السحابية
مبدأ عملها يستند لظاهرة الانتشار  تتكون هذه الغرفة من منطقتين علوية و سفلية
القسم العلوي :
عبارة عن إناء شبة كروي محفوظ عند درجة حرارة معتدلة موصل بسخان
و يملأ الإناء بسائل كحولي قابل للتبخر و التكاثف  و بأسفله أنبوبة تصل
 للقسم الأسفل
القسم الأسفل :
عبارة عن اسطوانة مثبت بطرفها العلوي حراري يعمل عند °17 و طرفها السفلي موصل بجهاز تبريد يعمل عند -70° مؤدي ذلك لتدرج رأسي حراري
و كلا الغرفتين الانتشار و السحابية
غير قادرتين على استقبال الجسيمات المشحونة السريعة.
الغرفة الفقاعية  Bubble Chamber :
مبدأ علمها يعتمد على نظريّة الكيناتيكا الحرارية للسائل و أهميتها للتغلب على استقبال الجسيمات المشحونة السريعة و تتركب من غرفة زجاجية تعبأ بسائل و تغلق بأحكام تسمى بغرفة جلاسر بناء لأسم مبتكرها و حجمها يقدر بحوالي  و تكون درجة الحرارة السائل داخل الغرفة أكبر من درجة غليانه فيصبح السائل فوق الساخن ولا يغلي لأنه واقع تحت ضغط عالي لمنع غليانه و ضغط بخاره أيضاً يكون أكبر من الضغط الكهروستاتيكي المطبق عليه و عندما ينخفض الضغط فجأة داخل الغرفة طبعاً يتمدد السائل و درجة حرارته كما سبق فوق درجة غليانه لذلك تمر الجسيمات النووية المشحونة خلال السائل مؤينة ذراته و يتكون بطول مسار الجسيمات سلسلة من الفقاعات البخارية الصغير حول الأيونات التي كأنها مراكز
لتلك الفقاعات و الفقاعات تنمو معتمدة على نصف قطرها R فكلما كان نصف قطرها أكبر من نصف القطر الحرج   لها الذي أصغر منه تنمو فقاعة  
و العكس لا تنمو بل تتحطم  
و هناك مؤثرات أخرى على نمو هذه الفقاعات و هي كالتالي :

◄ قوة خارجية     :
تعتمد هذه القوة على التوتر السطحي     و الضغط   للسائل و تحاول هذه القوة جاهدة وئد الفقاعة قبل نموها و تعرف بالقوة التحطيميّة و تعطى
 

◄ قوة داخلية   :
تعتمد هذه القوة على الضغط البخاري للفقاعة    و تحاول جاهدة الإبقاء على الفقاعة و تساعد في نموها و تسمى بالقوة الإنمائية و تعطى ...
 

و الغرفة هذه هي ما تسمى بالغرفة الفقاعية(غرفة جلاسر). و لقد تم أثبات أن الهيدروجين السائل فوق الساخن يكون حساس للإشعاعات النووية و توالت الأبحاث مثمرة عن كشف سوائل أخرى كالزينون و اليود و ........ الخ
منها درجة حرارتها منخفضة و تسمى الغرفة التي تحتويها بالغرفة الفقاعية الهيدروجينية و منها درجة حرارتها عالية و تسمى الغرفة المعبأة فيها بالغرفة الفقاعية
... و عموماً يطلق على الغرفة الفقاعية بغض النظر ...
... عن السائل المستخدم بغرفة الســـائل ...
النظم البصرية للتصوير
 نظام التصوير العمودي
يكون المصدر الضوئي عمودي على محور الكاميرات
 نظام التصوير بالستائر
يكون المصدر الضوئي من أنابيب وميضيّة و موازي لمحور الكاميرات بوجود ستائر معدنية محاطة للأنابيب للسماح للضوء بالوصل للغرفة فقط
 نظام التصوير بالضوء المركز
يكون المصدر الضوئي نقطي و يعتبر غير ملائم لعدم إضاءة الغرفة كاملة
و لأنه يمكن للضوء أن يتشتت عند سقوطه على سطح الفقاعات
 نظام التصوير في مجال مضيء
يتلخص في جعل الغرفة مضيئة دائما مما يسبب تشتت للضوء عند سقوطه
على سطح الفقاعات تارك نقط سوداء على الفلم مما يحجب الوضوح
 نظام التصوير الموجّه
هذا النظام قريب من نظام التصوير بالضوء المركز
و تستخدم فيه نافذة واحدة للتصوير و الإضاءة معاً
و أفضلها نظام التصوير بالستائر
و هناك عدة قياسات يمكن تطبيقها على الصور الناتجة كالتالي :
 تحسب طاقة الإشعاعات الداخلة بقياس عمق أو طول الأثر للمسار من بداية
 الحركة حتى نهايتها عند اختراق تلك الجسيمات للسائل داخل الغرفة

 بمعرفة كثافة الفقاعات المتشكلة على طول المسار للجسيمات يمكن تحديد
سرعة تلك الجسيمات
  
  تحدد شحنة الجسيمات الناتجة نتيجة التأثير الكهرومغناطيسي داخل الغرفة

 تشتت مسارات الجسيمات بالسائل = كمية حركتها × سرعتها

 يمكن حساب كتلة الجسيمات الداخلة و الناتجة و طاقاتها و عمر بقائها
 و زمن انحلالها من خلال القياسات السابقة و الزوايا المحصورة بينها

 من الصور الملتقطة لمختلف أشكال الحوادث منها يمكن معرفة الطاقة
 المنطلقة و نسبة حودث الظواهر النووية و التوزيعات الزاويّة للجسيمات
الكاشفات الوميضية :  Scintillation Detectors
بعض المواد المركبة عضوية كانت أو فلزية لها خاصية إصدار وميض ضوئي
و ذلك عند سقوط الإشعاعات النووية على سطحها و عرفت الخاصية هذه
بالتأثير ألوميضي و المواد هذه تعرف بالمواد الوميضية و تم عمل جهاز كشف
يعمل بهذه المواد و سمي بناء على أسمها بالكاشف ألوميضي أو عدد التلألؤ
و قد تم التعرف على أنواع عدة من هذه المواد كـ يوديد الصوديوم ...... الخ

 يتكون الكاشف ألوميضي من أجزاء رئيسية :
  المادة الوميضية SM.
  أنبوبة توصيل الضوء LPT.
  العاكس الضوئي L.R.
  أنبوبة التضاعف الفوتوني PMT
و هذه الأنبوبة تحتوي على أربع عناصر رئيسية كالتالي :
  قطب تركيز الحزمة الإلكترونية
 القطب المجمع ( الأنود)
 كاثود ضوئي ( المهبط )
 مجموعة أقطاب ثانوية ( دينودات)
  الغلاف الخارجي EXB

 تتميز المواد الوميضيّة بالتالي :
 صغر زمن التفكيك
 شفافيتها بالنسبة للإشعاعات المنبعثة منها
 تحويل طاقة الإشعاعات النووية إلى طاقة ضوئية
 مكونات الكاشف ألوميضي
 المادة الوميضية
 أنبوبة توصيل الضوء
 العاكس الضوئي
 أنبوبة التضاعف الفوتوني

 القدرة التحليلية للكاشف ألوميضي :
 القدرة التحليلية للطاقة
 القدرة التحليلية للزمن
 تطبيقات على الكاشفات الوميضية :
 الكشف عن الجسيمات الثقيلة المشحونة
 الكشف عن الجسيمات الخفيفة المشحونة
 الكشف عن الجسيمات المتعادلة
 الكشف عن الأشعة الكهرومغناطيسية


 و تتخلص الكاشفات الوميضية كالتالي :

 اختيار المادة الوميضية الملائمة
  تمتص المادة الوميضية كامل طاقة الإشعاعات الساقطة عليها
... مؤدية لاحتمالين ...
 إثارة إلكترونات ذرات المادة و لا تنفصل عنها
 انفصال إلكترونات عن الذرات مؤدية لإنتاج أزواج أيونية

 تتحول الطاقة الممتصة في المادة الوميضية إلى فوتونات ضوئية
 أثناء عملية التأثير ألوميضي
و تنتقل الفوتونات بإحدى بطريقتين :
   إلى أنبوبة الضوء ثم إلى الكاثود الضوئي
   إما  إلى الكاثود مباشرة

 عندما يمتص الكاثود طاقة الفوتونات ضوئية تنطلق منه بعض الإلكترونات
و تصل هذه الإلكترونات بدورها إلى قطب التركيز
 يجمع قطب التركيز الإلكترونات على هيئة حزمة و ترسل للقطب الثانوي الأول
ثم ترسل إلى القطب الثانوي الثاني و هكذا .... فتتضاعف الإلكترونات
و أخيراً :
 تصل الإلكترونات إلى القطب المجمع مكونة نبضة كهربائية يمكن استقبالها
على مخرج الأنبوبة

 
و الجدير بالذكر أن الكاشفات الوميضية أكفأ من الكاشفات الغازية
في مجال الكشف عن الإشعاعات النووية


العداد ألشراري   Spark Counter
تتكون العدادات الشرارية من مجموعة ألواح معدنية متوازية رقيقة بحيث يصنع هذه الألواح من معدن موصل للكهرباء و توصل على التوالي مع بعضها و توضع في أنبوبة زجاجية تكون مفرغة تماما من الهواء تملأ هذه الأنبوبة بأحد الغازات الخاملة التي لديها قابلية للتأين بضغط قريب من الضغط الجوي و تكون المسافة الفاصلة بين مجموعة الألواح واحدة إلا أنها تختلف من عداد لأخر و تتراوح المسافة بين 2→20 mm و يوصل طرف الألواح المعدنية بقطبي منبع للكهرباء ذي الجهد عالي و متردد تتراوح قيمته ما بين  
فعند مرور جسيم نووي مشحون بين تلك الألواح يبدأ بعملية تأين ذرات الغاز على طول مساره داخل العداد و بهذه الأثناء يتم إدخال نبضة الجهد العالي على الألواح
العداد لفترة من الزمن تقدّر بحوالي  
و يستخدم العداد لحساب كمية حركة الجسيمات المشحونة الساقطة و يتم ذلك بتعرض الكاشف لمجال مغناطيسي ثابت و متجانس مما يؤدي إلى انحناء مسارات الجسيمات و يقاس هذا الانحناء ثم تحدد كمية الحركة و يفضل في هذا الكاشف الكشف عن الجسيمات النووية المشحونة عالية الطاقة ( السريعة)

كاشفات سرنكوف Cerenkov Detectors :
من الملاحظات العملية من سرنكوف في مجال الكشف عن الجسيمات النووية المشحونة أنه عند سقوطها على سطح مادة عازلة بسرعة  تكون أعلى من سرعة طور الضوء بالمادة حيث تصحب هذه السرعة العالية بنبضة كهرومغناطيسية تزيح إلكترونات ذرات المادة على طول مسار تلك الجسيمات مؤدي ذلك لاستقطاب الذرّات و يتغير الاستقطاب تبعاً لتغير المجال الكهرومغناطيسي للنبضة فيجبر ذلك الذرة إصدار أشعة على هيئة موجات كهرومغناطيسية ضعيفة لها تردد بحدود الضوء المرئي أي ما بين 20Hz → 20000Hz و لاحظ سرنكوف أن هذه الأشعة لا تعتمد على العدد الذري للمادة و لا على كتلة الجسيم الساقط و ذات خواص تختلف عن خواص أشعة الإيقاف و سميت أشعة سرنكوف و تم ملاحظة أن هذه الأشعة تتداخل تداخل هدام أي أنها عند نقطة ما و لتكون a تكون شدة الضوء مساوية للصفر عندما تكون سرعة الجسيمات المسببة لها منخفضة و عندما تكون عالية يحدث تداخل بين الأشعة هذه بناء أي أنه عند النقطة   a نفسها تكون شدة الضوء <  الصفر .


كاشفات السليكون  Silicon Detectors :
تتكون كاشفات السيلكون من الوصلة الثنائية و كلا الشحنتين من السيلكون الطبيعي النقي حيث أن :
الشريحة الأولى :
مادة توصيل الإلكترونات
و هي عبارة عن شريحة سمكها 0.1mm >
و المواد المضافة إليها خماسية التكافؤ
و في نسبة تركيز عالية
الشريحة الثانية :
مادة توصيل الفجوات
و هي عبارة عن شريحة سمكها  0.1mm <
و المواد المضافة إليها ثلاثية التكافؤ
و في نسبة تركيز منخفضة

و يستخدم كاشف السيلكون بشكل خاص للكشف عن الجسيمات المشحونة الثقيلة

كاشفات الجرمانيوم- ليثيوم   germanium-lithium Detectors
عنصر الجرمانيوم بالمناسبة هو من أباه الموصلات الجيدة إلا أنه يختلف عن عنصر السليكون بعدم إمكانية استخدامه بمفرده كمادة مستقلة للكاشف مجهز بوصلة ثنائية من نفس العنصر للكشف عن الجسيمات المشحونة النووية الثقيلة و تستخدم وصلة الجرمانيوم الثنائية للكشف عن كلن الأشعة الكهرومغناطيسية كأشعة جاما و الجسيمات المشحونة الخفيفة كجسيمات بيتا  و لكن بعد زيادة سمك حاجز المنطقة الحساسة بإضافة نسبة ضئيلة من عنصر الليثيوم مع مراعاة تبريد الشريحة بسائل النيتروجين مثلاً  
و هذه النقطة بالذات أي التبريد هي مركز الإشكالية
 بين كاشفات الجرمانيوم المجهزة بوصلة ثنائية مفردة أو مطعمة
و بين كاشفات السليكون المجهزة بوصلة ثنائية



كاشفات أشباه الموصلات  semiconductor Detectors :

إن غالبية كاشفات أشباه الموصلات تكون مجهزة بمادة صلبة شبه موصله للكهرباء و من هذه المواد على سبيل المثال السيلكون و الجرمانيوم  .... الخ
و صنفت أشباه الموصلات بناء على الشوائب المضافة لها إلى :
النوع الأول : أشباه الموصلات السالبة
نحصل عليها بإضافة كمية بسيطة من أحد العناصر خماسية التكافؤ كالزرنيخ مثلاً
إلى مادة أشباه الموصلات فتنتج أربع روابط تساهمية بين ذرات الخليط هذا مع بقاء إلكترون واحد للعنصر الخماسي التكافؤ المضاف فيشترك هذا الإلكترون بعملية التوصيل الكهربي و تصبــــح بذلك الإلكترونات
هي الحامل الرئيسي للشحنة الكهربائية
و في هذا النوع غالبية سريان التيار الكهربي يكون باتجاه القطب الموجب

النوع الثاني : أشباه الموصلات الموجبة
نحصل عليها بإضافة كمية بسيطة من أحد العناصر ثلاثية التكافؤ كالبورون مثلاً
إلى مادة أشباه الموصلات فتنتج ثلاث روابط تساهمية بين ذرات الخليط هذا و لتكوين الرابطة الرابعة الناقصة يقوم العنصر المضاف بأسر إلكترون من المدار الإلكتروني الخارجي لذرات أشباه الموصلات تارك خلفه فجوة موجبة الشحنة  فتشترك الفجوة هذه بعملية التوصيل الكهربي و تصبح بذلك الفجوات
هي الحامل الرئيسي للشحنة الكهربائية
و في هذا النوع غالبية سريان التيار الكهربي يكون باتجاه القطب السالب


و هناك نوع أخر و هو عبارة عن الجمع بين شريحتين أشباه الموصلات السالبة
..  و الموجبة و يطلق عليها الوصلة الثنائية ..
وتتميز الكاشفات المجهزة بمواد أشباه الموصلات الصلبة بسرعة تفاعلها بمجرد سقوط الإشعاعات النووية عليها و هذا يؤدي لارتفاع قدرة التحليل للفصل بين النبضات الكهربائية الناتجة عن الإشعاعات النووية الساقطة وهي لها قدرة تحليلية عالية  لتحديد طاقة الإشعاعات النووية و خاصة المنخفضة و بما أن مدى الإشعاعات النووية بالمادة الصلبة أقل بكثير منه في الوسط الغازي لذا فإنه يمكن تجهيز الكاشفات هذه بشرائح رقيقة من أشباه الموصلات الصلبة و هذا يؤدي لتقليص الزمن اللازم لتجميع الشحنات الكهربائية و لذلك فإن قدرة التحليل الزمني للكاشفات أشباه الموصلات عالي جداً بإضافة إمكانية زيادة كفاءته
..........




المميــزات   العيـــــوب

   قصر النبضات الكهربية الناتجة عن
الإشعاعات النووية الساقطة عليها

   صغر سمك حاجز الجهد و تغيره تبعاً
  للجهد العكسي

   صغر حجم هذه الكاشفات و سهولة
 التعامل معها و عدم تحسسها في  تغير المجال المغناطيسي

  معدلها العددي للإشعاعات النووية عالي
و قدرتها التحليلية عالية الطاقة

  هناك علاقة خطية تربط بين اتساع
النبضات

  الكهربية الناتجة عن طاقة الإشعاعات
 النووية


 تصنع بأشكال هندسية متنوعة و مختلفة    
  فترة استخدامها قصيرة


  تحدث تغيرات في تركيب مادتها


  يزداد زمن النبضات مع زيادة حجمها



  لا يمكن تشغيلها عند درجة حرارة
 عالية

  يحدث تلف إشعاعي لمادتها


  ضرورة تبريد بعضها لدرجة حرارة
 عالية


  لا تستخدم للكشف عن الإشعاعات
النووية عالية الطاقة (أي السريعة)





الغـــــازية   أشباه الموصـــــلات
   هي أقل من كاشفات أشباه الموصلات
 في سرعة تفاعلها عند لحظة سقوط الأشعة
النووية عليها.

   تفاعلها مع الأشعة ليس سريع
 لذا تقل قدرتها على التحليل للفصل بين النبضات الكهربائية

   يتم فيها تأين ذرات أو جزيئات الغاز لإنتاج الأزواج الأيونية و بتجميعها يتم الحصول على النبضات الكهربائية       لها كفاءة عالية و قدرة و فائقة
      خصوصاً في مجال البحوث النووية
            ذات الطاقة المنخفضة

     يتم فيها تأين ذرات المادة الصلبة
 شبه الموصلة لإنتاج  الأزواج الأيونية
 و كل زوج أيوني يتكون منه إلكترون و فجوة
و الفجوة بمثابة أيون موجب و تعني غياب الإلكترون عن مكانه و بتجميع الفجوات
يتم الحصول على نبضات كهربائية
ويارب تفيدك ان شاء الله
هي منقوله من بحت