Sposób redukcji tła fotopowielacza

Istota wynalazku

Fotopowielacze są niezwykle czułymi urządzeniami umożliwiającymi detekcję pojedynczych fotonów, najmniejszych „porcji” światła, jakie występują w przyrodzie. We wszystkich fotopowielaczach występują jednak czasami „fałszywe” zliczenia niezwiązane bezpośrednio z pomiarem. Jest to tzw. tło, które negatywnie wpływa na możliwości pomiarowe tych układów. W celu obniżenia tła w układach z fotopowielaczem stosuje się szereg kosztownych rozwiązań takich, jak osłony pasywne czy osłony aktywne, które obniżają część tła związaną z promieniowaniem α/β/γ radioizotopów oraz promieniowaniem kosmicznym. Ponadto fotopowielacze bardzo często pracują w obniżonej temperaturze również w celu redukcji tła.

Opracowany wynalazek pozwala na redukcję tła bardzo małym kosztem. Redukcja ta polega na detekcji impulsów wtórnych, które pojawiają się w charakterystycznych odstępach czasów za impulsem pierwotnym w przedziale od pojedynczych nanosekund (1 nanosekunda = 0,000000001 sekundy) do około 30 000 nanosekund w zależności od typu impulsu wtórnego. Aby zidentyfikować takie charakterystyczne ciągi impulsów zapisuje się nie tylko samą ilość impulsów, ale również czas, w którym się pojawił każdy z nich oraz ich wielkość. Takie pomiary wymagają specjalnych układów elektronicznych takich, jak np. analizator amplitud opisany w artykule „Very low cost multichannel analyzer with some additional features” (Tudyka i Bluszcz) który ukazał się w czasopiśmie Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 659(1)419-421. Zebrane dane następnie przeszukiwane są przy pomocy prostego algorytmu, a w przypadku wykrycia charakterystycznego ciągu z impulsem wtórnym fałszywe zliczenie może być usunięte z danych.

Korzyści z zastosowania wynalazku

Dzięki wynalazkowi możliwe jest nie tylko obniżenie tła fotopowielacza. Wynalazek, w zależności od potrzeby, umożliwia zachowanie większej ilości informacji o sygnale niż w przypadku innych konwencjonalnie używanych metod pomiarowych. Pozwala na głębszą analizę statystyczną wykonanego pomiaru off-line. Wynalazek pozwala na redukcję części tła, która nie możne być zlikwidowana innymi metodami. Eliminacja impulsów wtórnych umożliwia lepsze określenie niepewności, która towarzyszy każdemu pomiarowi.

Potencjał komercjalizacji

Ze względu na niską cenę komponentów elektronicznych wynalazek może być zastosowany praktycznie bez zwiększania końcowej ceny instrumentu pomiarowego. Bardzo łatwo jest zaadoptować wynalazek do obecnie produkowanych instrumentów pomiarowych, bez kosztownych zmian konstrukcji.
W przypadku zastosowania wynalazku poprawi on jakość wykonywanych pomiarów skrajnie niskich radioaktywności na spektrometrach scyntylacyjnych oraz licznikach luminescencji, które służą między innymi do:
• określania zawartości biokomponentów w biopaliwach i biomateriałach przy pomocy radioizotopu 14C,
• określania zagrożeń radiacyjnych od radioizotopów 222Rn oraz 226Ra w kopalniach,
• zagrożenia człowieka promieniowaniem jądrowym oraz promieniowaniem rentgenowskim(X)w placówkach medycznych oraz elektrowniach jądrowych,
• w konstrukcji czytników luminescencji do celów datowania gdzie wymagane jest obniżenie tła oraz usuniecie impulsów wtórnych,
• określania wieku osadów geologicznych oraz artefaktów archeologicznych.