آشکارساز یا دتکتور (Detector) در اسپکتروفتومتر

در وسایل رنگ سنج چشمی که به صورت کیت های مختلف نیز استفاده می شود، از چشم به عنوان آشکارساز استفاده می شود. در دستگاه های رنگ سنج از فوتوسل و در طیف نورسنج (اسپکتروفتومتر) از فوتولوله و لوله فوتوتکثیرکننده (PMT) به عنوان آشکارساز استفاده می شود. سه نوع آشکارساز رایج در اسپکتروفتومترها در شکل زیر نشان داده شده است. در آشکارساز سد–لایه یا فوتوولتایی (Barrier-layer or photovoltaic cell ) (شکل الف)، شدت فوتون ها توسط ولتاژی که در لایه نیمه رسانا ایجاد می شود، اندازه گیری می شود. فوتون های تابش ورودی به آشکارساز، باعث کندن الکترون ها از نیمه رسانا شده و این الکترون ها در لایه ای از نقره جمع می شوند و در نتیجه، پتانسیل الکتریکی ایجاد می شود. پتانسیل ایجاد شده به تعداد فوتون های برخورد کرده به آشکارساز بستگی دارد. در آشکارساز فوتولوله خلاء (PT: Phototube) (شکل ب) که یک آشکارساز فوتونی است، یک فوتو کاتد پوشیده شده از فلز سزیم وجود دارد. فوتون های پرانرژی ورودی به آشکارساز، به سطح کاتد برخورد کرده و انرژی خود را به سطح داده و باعث کندن الکترون ها از آن می شود. الکترون های رها شده از سطح فلز، در آند جمع شده وجریان الکتریکی در مدار ایجاد می شود. این شدت جریان الکتریکی با شدت فوتون های رسیده به آشکارساز متناسب است و لذا برای اندازه گیری شدت فوتون های تابش، استفاده می شود. به منظور افزایش حساسیت آشکارساز، جریان الکتریکی ایجاد شده در فوتولولۀ خلاء نیاز به تقویت کننده خارجی دارد. سومین آشکارساز متداول در اسپکتروفتومترهای فرابنفش – مرئی، لوله فوتوتکثیرکننده(PMT) (PMT: Photomultiplier tube)است، که در شکل ج نشان داده شده است. این آشکارساز، شامل یک کاتد حساس به فوتون است، که بعد از برخورد فوتونهای تابش ورودی به آن، از آن الکترون نشرمیشود. این کاتد با یک سری دینودهای تکثیرکننده الکترون جفت شده است و به همین دلیل، فوتوتکثیرکننده نامیده می شود. الکترون های خارج شده از این فوتوکاتد توسط یک میدان الکتریکی شتاب گرفته و به ناحیۀ کوچکی از اولین دینود برخورد می کنند. الکترون های برخورد کننده که انرژی کافی دارند، به نوبۀ خود می توانند دو تا پنج الکترون دیگر (الکترون های ثانویه) را از اولین دینود خارج کنند. این الکترون ها نیز در اثر اختلاف پتانسیل بین دینود اول و دوم، شتاب بیشتری گرفته و در نتیجۀ برخورد به دینود دوم، الکترون های بیشتری را خارج می کنند. این اثر آبشار مانند و متوالی تا زمانی ادامه می یابد که الکترون ها در آند جمع شوند. یک لولۀ فوتوتکثیرکنندۀ نمونه ای، ممکن است ۹ الی ۱۶ مرحله داشته باشد، که در این صورت به ازای هر فوتون اولیۀ ورودی به آشکارساز، ۱۰۶ الی ۱۰۹ الکترون نشر می شود. بنابراین، بسیار واضح است که حساسیت این آشکارساز به علت تقویت درونی زیادی که دارد، نسبت به سایر آشکارسازهای فوق الذکر بیشتر است.

 

طرحی از سه نوع آشکارساز متداول در ناحیۀ فرابنفش  –مرئی، (الف) سلول سد –لایه یا فوتوولتایی،

(ب) فوتولولۀ خلاء و (ج) فوتوتکثیرکنندۀ خلاء.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.