Характеристики детекторов ядерных излучений. Счетная характеристика. Спектральная характеристика.

Детекторы ядерных излучений (ДЯИ) – это приборы для детектирования альфа, бета, гамма, характеристического, рентгеновского и иных видов излучения. Используются для определения состава излучения, его интенсивности, спектральных характеристик.

Действие всех ДЯИ основано на ионизации или возбуждении атомов среды детектора. В случае гамма и нейтронного излучения – вторичные процессы ионизации среды.

Характеристики счетные ДЯИ:

1. Эффективность регистрации – отношение числа частиц зарегистрированных детектором к общему числу частиц, испущенных источником.

2. Аппаратурное распределение импульса – измеренное в течении заданного времени распределение числа импульсов, возникающих на выходе детектора.

3.

Δ n – число каналов, приходящихся на пик полного поглощения;

Е₂-Е₁ – Энергии, соответствующие пику полного поглощения, от энергии источника
n₂-n₁ – номер канала реакции.

4. Эффективный центр детектора – условная точка чувствительного объема детектора, по отношению к которой абсолютная эффективность регистрации при перемещении ИИИ изменяется по закону обратных квадратов.
L₁ и L₂ – расстояния (точки)
ε (L₁) и ε (L₂) – абсолютная эффективность регистрации в L₁ и L₂
h – эффективное расстояние от крышки детектора до эффективного центра чувствительного объема детектора

5. Собственный фон – скорость счета импульсов определяемая наличием радиоактивных нуклидов в конструкционных элементах и материалах детектора.

6. Время нарастания импульса напряжения – время в течении которого на выходе детектора импульс напряжения (тока) нарастает в пределах от 10 до 90% от амплитудного значения.

7. Мертвое время – это время, в течении которого информация о которых искажается или не регистрируется детектором или усилителем.

8. Живое время – время, в течении которого регистрация частиц, поступающих в детектор регистрируется без помех.

Спектральные характеристики ДЯИ

1. Отношение сигнал/шум – отношение выходного заряда от детектора при регистрации ионизирующей частицы данной энергии к шуму детектора, измеренного при данной энергии

2. Энергетическое разрешение – величина, характеризующая способность детектора различать энергии обнаруживаемых частиц и определяемая как полная ширина на половину высоты амплитудного распределение пика полного поглощения.

3. Выходной сигнал – количество электричества на выходе детектора, обусловленное сбором заряда в чувствительной области детектора.

 

Спектрометрия фотонного излучения (гамма-спектрометрия). Основные параметры гамма-спектрометров. Эффективность регистрации. Энергетическое разрешения. Аппаратурный спектр. Расчет активности точечного источника.

А. Пик полного поглощения (фотопик)

Этот пик объединяет импульсы, возникающие в результате фотоэлектрических взаимодействий с полной потерей энергии в детектирующей среде. Некоторые отсчеты возникают также в результате единичных или многократных событий комптоновского рассеяния, за которыми следует фотоэлектрическое поглощение. Ширина этого пика определяется, в основном, статистическими флуктуациями величины заряда, образованного этими взаимодействиями, а также вкладом от электроники обработки импульсов. Центроида пика соответствует энергии фотона E₀. Площадь пика за вычетом фона представляет полное число взаимодействий с полной потерей энергии в детекторе и обычно пропорциональна массе излучающего изотопа.

Б. Континуум комптоновского фона

Эти импульсы, гладко распределенные до максимальной энергии c E, образуются в результате взаимодействий, происходящих только с частичной потерей энергии фотона в детекторе. В более сложных спектрах комптоновское рассеяние является основным источником фоновых отсчетов под пиками полного поглощения.

В. Комптоновский край

Это часть спектра, которая соответствует максимальной потере энергии падающим фотоном в процессе комптоновского рассеяния. Она представляет собой широкий асимметричный пик, соответствующий максимальной энергии c E, которую фотон гамма-излучения с энергией 0 E может передать свободному электрону в однократном событии рассеяния. Это соответствует «лобовому» столкновению между фотоном и электроном, в результате которого электрон движется вперед, а гамма-квант рассеивается назад на 180°.

Г. " Комптоновская долина"

Для моноэнергетического источника импульсы в этой области возникают либо в результате многократного комптоновского рассеяния, либо в результате взаимодействий с полной потерей энергии фотонами, которые подверглись рассеянию на небольшие углы (в материале источника или в промежуточных материалах) перед тем, как попасть в детектор. Не рассеянные фотоны моноэнергетического источника не могут образовывать импульсы в этой области в результате однократного взаимодействия в детекторе. В более сложных спектрах эта их часть может содержать импульсы, образованные в результате комптоновского рассеяния фотонов более высоких энергий.

Д. Пик обратного рассеяния

Этот пик обусловлен гамма-квантами, которые подверглись комптоновскому рассеянию в одном из материалов, окружающих детектор. Гамма-кванты, рассеянные более чем на 110–120°, будут иметь почти одинаковые энергии в диапазоне от 200 до 250 кэВ. Следовательно, вклад от моноэнергетического источника будет представлять множество рассеянных гамма-квантов, энергии которых находятся вблизи этого минимального значения.

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: