1-1 تاریخچه آشکارسازهای سوسوزن
در یک بلور جسم جامد، برهمکنش میان ذره باردار حامل انرژی و الکترونها باعث کنده شدن الکترون از محل خود در شبکه بلور میشود. الکترون جابجا شده از خود حفرهای باقی میگذارد. هنگامی که الکترونی در این حفره میافتد نور گسیل میشود. بعضی از بلورها نسبت به این نور شفاف هستند. بنابراین عبور ذره باردار حامل انرژی در بلور با سنتیلاسیون یا سوسوزنی نور گسیل شده از بلور علامت داده میشود. این نور در یک آشکارساز سوسوزن به یک تپ الکتریکی تبدیل میشود. نخستین جامدی که با استفاده از این روش به عنوان یک آشکارساز ذره به کار رفت سوسوزنی بود که رادرفورد در سال 1910 میلادی، در آزمایشهای خود در زمینهی پراکندگی ذرات آلفا مورد استفاده قرار داد. در وسیله مورد استفاده او، ذرات آلفا به یک صفحهی سولفور روی برخورد کرده و تولید نور میکردند، و به کمک یک میکروسکوپ شمرده میشدند. این روش فوق العاده ناکارا، بی دقت و وقتگیر بود و حدود 30 سال کنار گذاشته شد و روش استفاده از
شمارندههای گازی که در آن شمارش به طور الکترونیکی انجام میشد، جانشین آن گردید. عیب شمارندههای گازی بازده کم آنها برای بسیاری از تابشهای مورد نظر در فیزیک هستهای است. دلیل اصلی آن هم این است که برد یک فوتون گامایMeV1 در هوا حدودm100 میشود. در آشکارسازهای حالت جامد به دلیل چگالیهای بیشتر نسبت به آشکارسازهای گازی، احتمال جذب در آشکارسازی با اندازه معقول افزایش مییابد. لذا با پیشرفت الکترونیک و دستگاههای تقویت نور، استفاده از سوسوزنهای جامد رونق یافت [1]. در سال 1944 میلادی لوکان و بیکر فتومولتیپلایر را جانشین روش استفاده از چشم غیر مسلح نمودند و کمی بعد کالمن نفتالین را جانشین کریستال کوچک و نازک zns نمود. این دو تغییر انقلابی را در آشکارسازی با استفاده از سوسوزنها، ثبت و تجزیه و تحلیل پالسهایی که توسط هر یک از ذرات تابش به وجود میآیند، امکان پذیر ساخت[2]. در سال 1948 رابرت هافستادر[1] برای اولین بار ثابت کرد کریستال یدور سدیم، که مقدار ناچیزی تالیم به عنوان ناخالصی به آن اضافه شده است، در مقایسه با مواد آلی که ابتدا مورد توجه بودند، نور بیشتری تولید میکند[3]. به دنبال این کشف آشکارسازهای سوسوزن در دهه 1950 ساخته شدند و مورد استفاده قرار گرفتند. از زمان کشف رابرت هافستادر تاکنون ترکیبات سوسوزنی مختلفی اعم از سوسوزنهای آلی وغیر آلی که دارای بهره نوری و زمان واپاشی سریع هستند، در آزمایشگاههای مختلف مورد مطالعه قرار گرفتند[2]. به دلیل اهمیت کاربرد سوسوزنها در صنعت و پزشکی دامنه تحقیق در زمینه کشف ترکیبات سوسوزنی جدید گسترده است. امروزه طیف سنجی پرتوهای گاما با استفاده از سوسوزنها به یک علم جامع و پرکاربرد در بسیاری از حوزههای تکنیکی تبدیل شده است. NaI(Tl) تقریباً اولین محیط آشکارسازی جامدی بود که برای طیف سنجی پرتوهای گاما مورد استفاده قرار گرفت، و همچنان رایجترین ماده سوسوزنی برای طیف سنجی پرتوهای گاماست. یدور سزیم نیز هالید قلیایی دیگری است که شهرت زیادی به عنوان یک ماده سوسوزن دارد. این ماده به صورت تجاری هم با فعال ساز سدیم و هم تالیم موجود است و ویژگیهای سوسوزنی حاصل از این دو حالت با یکدیگر متفاوت است. مزیت CsI(Tl) نسبت به NaI(Tl) این است که حساسیت کمتری نسبت به رطوبت داشته و سختتر است،و در نتیجه توان تحمل بیشتری در برابرقرارگیری در معرض شوکها و ارتعاشات شدیدتر را دارد[4]. از آنجا که آشکارسازهای سوسوزن از جمله NaI(Tl) وCsI(Tl) نسبت به آشکارسازهای حالت جامد مقاومتر و ارزانتر بوده و برای پرتو گاما ی پر انرژی کارآمد هستند و همچنین میتوان آنها را بدون خنک سازی در دمای اتاق مورد استفاده قرار داد، بنابراین میتوانند در زمینه کاربردهای مختلف تحت شرایط آب و هوای نامطلوب استفاده شوند[5]. لذا این سوسوزنها در بسیاری از کاربردهایی که قدرت تفکیک انرژی و مشخصات زمانی خوب مد نظر نیست، به وفور مورد استفاده قرار میگیرند[6].
