الکترونیک هسته ای
این وبلاگ در زمینه الکترونیک هسته ای فعالیت داردالکترونیک هسته ای
این وبلاگ در زمینه الکترونیک هسته ای فعالیت داردZns چیست؟
پوشش ZnS در دتکتور CoMo 170: نقش، ویژگی‌ها و نحوه ساخت
سولفید روی (ZnS) یک ماده فلورسنت است که در دتکتورهای تشعشعات هسته‌ای، از جمله CoMo 170، برای آشکارسازی ذرات آلفا و بتا استفاده می‌شود. این پوشش هنگام برخورد ذرات باردار، نور مرئی (لومینسانس) تولید می‌کند که توسط فوتومولتی‌پلایر یا سنسورهای نوری دتکتور تشخیص داده می‌شود.
۱. ویژگی‌های ZnS در دتکتورهای هسته‌ای
✔ خاصیت فلورسانس بالا → هنگام برخورد ذرات باردار، فوتون‌های مرئی گسیل می‌کند.
✔ حساسیت به ذرات آلفا و بتا → تابش‌های ضعیف را هم تشخیص می‌دهد.
✔ رنگ و درخشندگی مناسب → درخشندگی آن به فرم ZnS:Ag (دوپ شده با نقره) بسیار بالاست.
✔ پایداری شیمیایی → در شرایط عادی محیطی تخریب نمی‌شود.
✔ چسبندگی خوب به فیلم مایلار → روی فیلم PET با روش‌های خاص تثبیت می‌شود.
۲. نحوه تولید پوشش ZnS برای دتکتور CoMo 170
مرحله ۱: سنتز ZnS با روش‌های شیمیایی
- ZnS معمولاً از واکنش سولفید هیدروژن (H₂S) با نمک‌های روی (مانند ZnCl₂) در محیط کنترل‌شده به دست می‌آید:
ZnCl_2 + H_2S → ZnS + 2HCl
مرحله ۲: دوپینگ (Doping) با نقره (Ag) برای افزایش درخشندگی
- ZnS با مقدار کمی یون نقره (Ag⁺) دوپ می‌شود تا حساسیت نوری آن افزایش یابد.
- این فرآیند باعث ایجاد سطوح انرژی جدید در ZnS شده و درخشندگی بیشتری هنگام برخورد ذرات ایجاد می‌کند.
مرحله ۳: تهیه سوسپانسیون ZnS برای پوشش‌دهی
- ZnS در یک حلال آلی یا محلول پلیمری مخصوص پراکنده می‌شود تا به‌صورت یک لایه یکنواخت روی فیلم مایلار قرار گیرد.
مرحله ۴: اعمال پوشش ZnS روی فیلم مایلار
- این سوسپانسیون به یکی از روش‌های زیر روی مایلار اعمال می‌شود:
✔ روش اسپری (Spray Coating): پاشش محلول ZnS روی سطح مایلار.
✔ روش دیپ کوتینگ (Dip Coating): غوطه‌وری فیلم مایلار در محلول ZnS.
✔ روش دکتر بلید (Doctor Blade): پخش یکنواخت محلول روی فیلم با تیغه دقیق.
مرحله ۵: خشک شدن و تثبیت لایه ZnS
- پس از اعمال پوشش، فیلم در دمای حدود ۸۰ تا ۱۵۰°C خشک شده تا حلال تبخیر شده و ZnS به‌خوبی روی سطح تثبیت شود.
- در برخی موارد، یک لایه محافظ نازک روی ZnS اضافه می‌شود تا از سایش و آسیب جلوگیری کند.
۳. عملکرد ZnS در دتکتور CoMo 170
✅ تبدیل انرژی ذرات آلفا و بتا به نور مرئی
✅ تقویت سیگنال‌های ضعیف برای تشخیص بهتر
✅ تضمین دقت بالا در سنجش آلودگی سطحی رادیواکتیو
۴. چالش‌های استفاده از پوشش ZnS
⚠ حساسیت به رطوبت → در محیط‌های مرطوب ممکن است دچار افت عملکرد شود.
⚠ آسیب‌پذیری مکانیکی → ممکن است در اثر ضربه یا خراش آسیب ببیند.
⚠ لزوم چسبندگی خوب به فیلم مایلار → باید به‌درستی تثبیت شود تا جدا نشود.
جمع‌بندی
پوشش ZnS در دتکتور CoMo 170 به‌عنوان ماده فلورسنت برای آشکارسازی ذرات آلفا و بتا به کار می‌رود. این پوشش با روش‌های اسپری، دیپ کوتینگ یا دکتر بلید روی فیلم مایلار اعمال شده و با حرارت تثبیت می‌شود. نسخه ZnS:Ag (دوپ شده با نقره) حساسیت بالاتری داشته و نور بیشتری تولید می‌کند.
