Nuclear Science
STKC 2555

ประวัติย่อการตรวจหาและการวัดรังสีชนิดก่อไอออน
9. วิวัฒนาการอุปกรณ์วัดรังสี : บทสรุป

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
          วิวัฒนาการของอุปกรณ์ตววจหาและวัดรังสีแต่ละประเภท มีการพัฒนาและปรับปรุงมาหลายครั้งหลายหน จะกินเวลายาวนานเพียงใด สามารถดูภาพรวมได้คร่าว ๆ ดังรูปด้านล่างนี้
         อย่างไรก็ดี การพัฒนาอุปกรณ์วัดรังสี ที่ประสบความสำเร็จและมีความก้าวหน้า ก็เพราะมีการพัฒนาอีกด้านหนึ่ง เคียงขนานกันมา ได้แก่การพัฒนาด้าน วิชาการอุปกรณ์ (instrumentation) ของเครื่องวัดรังสี ซึ่งมีหลาย ๆ อย่างรวม ๆ กัน โดยหลักคือ การพัฒนาอุปกรณ์สำหรับรับสัญญาณจากเครื่องตรวจหารังสี แล้วนำมาปรับ หรือแปลง หรือปรุงอย่างใดอย่างหนึ่ง เพื่อผลิต “สิ่งออก” (output) ที่สะดวกต่อการนำมาใช้งาน วิวัฒนาการเหล่านี้ที่สำคัญ ๆ ที่พึงกล่าวถึง เรียงตามลำดับเวลาเป็นดังนี้
  • ค.ศ. 1926 ไฮน์ริช ไกรนาเคอร์ (Heinrich Greinacher) ชาวสวิส คิดวิธีขยายสัญญาณที่อนุภาครังสีทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออน
  • ค.ศ. 1931 ชาร์ลส์ เอริล วินน์-วิลเลียมส์ (Charles Eryl Wynn-Williams) ชาวอังกฤษ ต่อยอดงานของไกรนาเคอร์ มาพัฒนาเป็น เครื่องขยายเชิงเส้น (linear amplifier) ซึ่งสามารถขยายสัญญาณพัลส์ภายในห้องการแตกตัวเป็นไอออนชนิดตื้น (shallow ionization chamber) ที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคแอลฟาผ่านเข้ามา
  • ค.ศ. 1940 มีการพัฒนา ตัวทวีคูณแสง (photomultiplier) สามารถขยายสัญญาณไฟฟ้าที่เกิดจากแสงได้
  • ค.ศ. 1950 ต้นทศวรรษนี้เริ่มมี เครื่องขยาย (amplifier) ที่ทำงานได้หลากหลายช่วงมากขึ้น ที่ใช้หลักของ วงจรหลอดสุญญากาศ (vacuum-tube circuit) ซึ่งสมรรถนะสูงขึ้นเรื่อย ๆ เช่น ในปี 1956 มีการพัฒนา วงจรแบบป้อนกลับ (feedback circuit)
  • ทศวรรษ 1950 ถึงต้นทศวรรษ 1960 วงจรทรานซิสเตอร์ (transistor circuit) เข้าแทนที่วงจรหลอดสุญญากาศ ข้อดีคือ อุปกรณ์ใช้พลังงานน้อยลง ขนาดเล็กลงจากวงจรรวม (integrated circuit) และมีการทำงานที่เชื่อถือได้ ทั้งหมดนี้นำไปสู่การพัฒนาเครื่องวัดประสิทธิภาพสูง แบบพกพาได้ หรือ แบบเคลื่อนย้ายได้ (portable) หลายชนิด
  • ทศวรรษ 1960 มีการนำเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์มาใช้กับอุปกรณ์วัดรังสี ไมโครโพรเซสเซอร์ (microprocessor คือ หน่วยประมวลผลกลางติดตั้งอยู่บนวงจรรวม) ทำเกิดข้อดีคาดไม่ถึงหลายประการ แก่เครื่องวัดรังสีที่ใช้อยู่ในปัจจุบันนี้
ชิปไมโครโพรเซสเซอร์
  ด้วยระยะเวลาเพียงไม่ถึง 1 ศตวรรษ อุปกรณ์ตรวจหาและวัดรังสีที่ค่อย ๆ พัฒนาขึ้นเรื่อย ๆ ก็ได้ค่อย ๆ เพิ่มพูน “สัมผัส (ทั้งห้า) ของมนุษย์” (human senses) ไปสู่ขอบเขตใหม่อย่างสิ้นเชิง ชนิดที่เรียกได้ว่าเป็นการมอบ สัมผัสที่หก (sixth sense) ให้แก่คนเรา ทุกวันนี้มีอุปกรณ์ตรวจหาและวัด รังสีชนิดก่อไอออน (ionizing radiation) ที่เชื่อถือได้อยู่หลากหลาย นับจากอุปกรณ์ที่ใช้ เป็นประจำ (routine) ในห้องปฏิบัติการนิวเคลียร์ทั่วไป จนถึงระบบอุปกรณ์ที่ละเอียดซับซ้อน ออกแบบสำหรับการใช้งานลักษณะพิเศษ อุปกรณ์เหล่านี้ไม่เพียงสามารถ ใช้ตรวจสอบธรรมชาติของรังสีนิวเคลียร์และ ตัวปลดปล่อยรังสี (radiation emitter) ทั้งหลายแหล่ได้เท่านั้น แต่ยังนำไปใช้ประโยชน์ที่ทรงคุณค่า ได้ทั้งด้านการแพทย์ อุตสาหกรรม และการวิจัย ตลอดจนใช้ในงานควบคุมภัย อันอาจเกิดขึ้นได้จากรังสีชนิดก่อไอออน
single-channel analyser
        

อย่างไรก็ดี พัฒนาการที่รวดเร็วมาก และยังจัดซื้อจัดหาได้ง่าย ก็ก่อปัญหาใหม่ ๆ ด้วย ดังจะเห็นบ่อย ๆ ว่ามีการนำอุปกรณ์ที่ซับซ้อนเลิศเลอ มาใช้งานวัดรังสีง่าย ๆ เช่น การใช้ เครื่องวิเคราะห์แบบหลายช่อง (multichannel analyser) กับงานที่ใช้ เครื่องวิเคราะห์แบบช่องเดียว (single-channel analyser) ก็ใช้ได้แล้ว

อุปกรณ์วัดรังสีทุกวันนี้ ยังช่วยให้มนุษย์ สามารถตรวจสอบสภาวะแวดล้อมรอบตัวเราได้ด้วย ในระดับ ความถูกต้อง ที่เป็นไปไม่ได้เมื่อไม่กี่ปีก่อน เช่น การวิเคราะห์ความเข้มข้นของธาตุหลาย ๆ ธาตุ ที่ปนเปื้อนในวัตถุ สิ่งของ และสิ่งแวดล้อม ที่อยู่รอบ ๆ ตัวเรา สามารถวิเคราะห์ได้ความละเอียดถึง 1 ใน 1,000,000,000 (หนึ่งในพันล้าน หรือ parts per billion) ชนิดที่อุปกรณ์ชนิดอื่นวัดไม่ได้

โครงเรื่องจาก Detecting and measuring ionizing radiation – a short history โดย F.N. Flakus, IAEA BULLETIN, VOL 23, No 4

โพสต์เมื่อ : 23 ธันวาคม 2554