|
|
гл. процессом взаимодсйствик у-лучей с рабочим веществом детектора является образование пар.
Сцинтнлллционныи Г.-с. представляет собой комбинацию фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и сцин-тиллятора, в к-ром под действием электронов, создаваемых у-лучами, образуется кратковрем. вспышка света ≈ сцинтилляция, преобразуемая в ФЭУ в элскт-рич. сигнал; амплитуда сигнала импульса пропорциональна анергии электрона (см. Сциптиллщионный детектор]. Амплитудный анализатор позволяет получить амплитудный спектр импульсон. Для спектрометрии у-квантон с энергией до леек. МэВ чаще всего применяются сцинтиллнторы из Nal, активированного Т1. Это вещество отличается достаточно большой плотностью (3,67 г/см3) и сравнительно высоким ср. ат.
номером, что
обеспечивает
Числа отсчетов
высокую эффективность
Рис. 1. Амплитудный спектр им-пульсои от сцин-
ТИЛЛНЦ И О Н Н О Г О
гамма-спектре метра с кристаллом Nal(TI) диаметром ц высотой ≈7С мм, облучаемого v-нпантами с энергией 1,92 МэВ.
О
1БОО 2000 Р.кзВ
регистрации у-кваптов. Разрешающая способность сцинтилляц. Г.-с. Д£/£~4≈5% при £«1,3 МэВ и изменяется с энергией приблизительно как £J~1'*.
В спектре, полученном с помощью сцинтилляц. Г.-с., можно видеть т. и. п и к полного п о г л о щ е^ н и я (рис. 1). В него дают вклады все процессы, в результате к-рых энергия у-кванта целиком поглощается в кристалле: фотоэлектрич. поглощение, к-рому сопутствует поглощение испущенных рентг. квантов (см. Фотоэффект.}', образование парт сопровождающееся поглощением обоих у-квантов, возникающих при аннигиляции пары позитрон-электрон; комптоповское рассеяние с поглощением рассеянного кванта (см. Комп-тона эффект]. Во всех этих случаях должны поглощаться также все рентг. кванты, связанные со всеми процессами фотоэлектрич. поглощения- Энергия, соответствующая пику полного поглощения, и есть энергия у-кванта.
В спектре видны также пики, соответствующие процессам образования пар в сщштилляторе, сопровождающимся вылетом из него одного (2] или двух (3) анни-гиляц. у-квантов. Комптоновское рассеяние у-луч.сй в сцтштилляторс приводит к возникновению сплошного спектра, заканчивающегося со стороны высоких энергий характерным уступом (4), соответствующим верх, границе энергетич. распределения комптоновских электронов. Пики 5 и 6 связаны с аннигиллц. квантами и излученном, рассеянным окружающими предметами. Иногда в сцинтилляц. Г.-с. можно увидеть т. н. п н к и вылета, соответствующие фотоэлектронам и одно-врегя. вылету из кристалла рентг, квантов ЛГ^серии, следующих за фотопоглощением у-кваптов. Соотношение интенсишгостой всех перечисленных пиков зависит от энергии у-квантов, а также от размеров и формы сцннтнллятора.
Полупроводниковый Г.-с. Вс╦ сказанное вышо о форме спектра импульсов сцинтилляц. Г.-с. относится и к др. видам Г--с,, среди к-рых важную роль играют полупроводниковые Г.-с. В монокристалле полупроводника созда╦тся область, обедн╦нная осн. носителями заряда. Под действием электронов, образуемых V-кваитами, в этой области возникают электронно-
дырочные пары. С помощью приложенного элсктрич. поля электроны и дырки выводятся из обедн╦нной области. Возникающий в результате этого электрич. импульс усиливается и регистрируется амплитудным анализатором. При этом амплитуда импульса, пропорциональная энергии электрона и энергии у-кванта, определяется по пику полного поглощения (см. Полупроводниковый детектор].
Поскольку на образование одной пары носителей заряда требуется, по крайней мере, в 100 раз меньше энергии (2,8 эВ в кристалле Gc), чем затрачивается в сцинтилляц. считчике на получение одного фотоэлектрона с фотокатода ФЭУ, то разрешающая способность полупроводникового Г.-с, оказывается гораздо более высокой, чем у сцинтилляц. Г.-с. Для спектрометрии у-квантов с энергией порядка неск, МэВ в осп. применяются работающие при темп-ре жидкого азота германиевые детекторы двух типов: детекторы, в к-рых обедненная область создана внедрением ионов Li в кристалл Ge с проводимостью р-тина, н детекторы из сверхчистого Ge. Полупроводниковые Г.-с. дают возможность получить Д£~1,7≈2 кзВ при Е = ≈ 1,33 МэВ. В области малых энергий у-квантои применяются небольшие по объ╦му детекторы из сверхчистого Ge и Go, в к-ром обедн╦нная область создана предварительным интенсивным у-облучешнш (т- }|-р а д и а ц, детекторы), а также детекторы из Si с внедр╦нным Li. При энергиях у-кваитов в таких Г.-с. достигнуты ширины линий 200 эВ, а при £~СО кэВ Д£-350≈400 эВ.
По эффективности полупроводниковые Г.-с. значительно уступают сцпнтилляционнмм с кристаллами Nal (Tl). Германиевые детекторы объ╦мом ≈30 см9 имеют эффективность регистрации у-кваптов с энергией 1,33 МэВ, определенную по площади пика полного поглощения, порядка 2≈3% (рис. 2). Больший
m1
ю4
иг
∙OJ
з-
LJ
ID'
10
1
|
|
604,7 N
|
|
,795,9
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Суммирование
|
|||
|
- ≈ *-__
|
≈ 563.3 4t-
|
|
|
501,9
|
импульсов Б04.7+795.9
|
|||
|
|
475,4
|
Ч
|
[ ≈
|
1038.6^ 11 1 k≈ «≈ wj.
|
68,0Ч 1365,2--
М*1**\\ |
|
||
