Электрохимические детекторы

Раздел 1.                        Электрохимические детекторы.

1.1 Рентгеновские плёнки.

Благодаря  универсальности и удобству фотографические методы  продолжают широко применятся для регистрации излучений в одномерном и двумерном распределении [1 ].

Строение рентгеновской плёнки аналогично строению фотоплёнки. Толщина чувствительного слоя составляет 5-20 мкм, что соответствует содержанию AgBr  в пределах 0.7-3.5 мг/см². Защитный слой имеет толщину около 1 мкм. Толщина подложки 200-300мкм

Бромид (галогенид) серебра  в слое желатина, с диффундировавшей в решётку серой, становится после облучения чувствительным к последующему проявлению. В фотографическом слое создаются центры скрытого изображения, то есть видимых изменений не происходит..

AgBr + hνÞ Ag+ Br , (Br¯ + hν ÞBr +e , Ag⁺  + e ÞAg)

Электрон, возникший при взаимодействии отрицательного иона брома с квантом,  захватывается центрами нарушений решётки, где происходит нейтрализация (восстановление) положительных ионов серебра.

Процесс восстановления атома серебра есть результат фотоэффекта. В зависимости от энергии кванта можно различить два случая:

1.Один поглощённый квант или частица  создаёт центр проявления (рентгеновские лучи, быстрые электроны, гамма-кванты).

2.Излучение создаёт центр проявления в результате ряда последовательных поглощений квантов одним зерном ( например видимый свет). Объясняется это тем, что процесс ионизации безинерционный, а соединение положительного иона серебра и электрона происходит за время порядка 2*10сек. Если процесс воссоединения не успел пройти, то фото ионизация происходит при наличии поля.

Реальная экспозиция (количество скрытых изображений) зависит от скорости экспонирования. В общем случае  экспозиция равна :H=Et, где Н-экспозиция, Е -поток энергии излучения через 1см² фотопластинки, t-время, p- коэффициент Шварцшильда (р<1 для малых интенсивностей света, р >1  для больших интенсивностей, р=1 для рентгеновских лучей).

 Из экспериментальных данных известно, что для образования центра проявления необходимо около 300 атомов восстановленного серебра на зерно. Для рентгеновского излучения один поглощённый квант создаёт центр проявления, поэтому экспозиция равна потоку энергии через 1 см ²  умноженному на время облучения и не зависит от скорости экспонирования в отличие от видимого света, где центр проявления создаётся в результате ряда последовательных поглощений квантов одним зерном.

Центры скрытого изображения проявляются в результате химического процесса. Химический проявитель действует лишь на те зерна, которые имеют  центры скрытого изображения в наружном поверхностном слое зерна. В результате процесса проявления происходит усиление в 10 ⁸ раз скрытого изображения, образовавшегося в светочувствительном слое фотоматериала, в результате чего получается видимое фотографическое изображение. В результате физического проявления серебро изображения восстанавливается из ионов серебра, находящихся в проявляющем растворе, при химическом проявлении- из кристаллической решётки монокристаллов галогенида серебра светочувствительного слоя. Весь процесс получения фотографического изображения включает в себя несколько стадий, кроме проявления это фиксирование, промывка, а так же ряд вспомогательных и дополнительных стадий.

Таким образом, количество проявленных зёрен серебра на единицу площади зависит от экспозиции фотослоя под действием рентгеновских лучей. Можно подсчитать количество зёрен почернения с помощью микроскопа. Количество серебра в данной точке фото слоя оценивают по почернению, которое определяют как локальный коэффициент пропускания белого света небольшим  элементом площади. Мерой почернения фотослоя служит  оптическую плотность  D , которая  определяется как десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания  (D =  lg I˚/I ,где Iº- интенсивность первичного пучка , I- интенсивность прошедшего пучка света.).