Энергетическое разрешение

В реальном сцинтилляционном счетчике, однако, имеет место целый ряд явлений, приводящих к ухудшению его разрешающей способности по энергии. Прежде всего, само вещество сцинтиллятора может быть не вполне однородным по объему (несколько различная, например, концентрация активатора в разных частях сцинтиллятора), что приводит к некоторому различию в световыходах для частиц, проходящих в различных местах сцинтиллятора. Далее, в сцинтилляторе может иметь место краевой эффект результате которого частицы, оказавшиеся вблизи поверхности, выходят за пределы сцинтиллятора, потеряв в нем только часть своей энергии. Коэффициент собирания света на фотокатоде ФЭУ для световых вспышек, возникающих в разных местах сцинтиллятора, будет несколько разным. Если световая вспышка освещает не весь фотокатод одновременно, могут сказаться и различия квантового выхода для разных участков фотокатода. Для фотоэлектронов, вылетающих под разными углами и из разных мест катода, эффективность собирания на первом диноде также может быть различной. Коэффициент усиления ФЭУ изменяет свою величину при колебаниях напряжения питания фотоумножителя и т. д. И наконец, кроме этих чисто физических причин, значительный вклад в размытие линии вносят статистические флуктуации всех величин, определяющих амплитуду импульса в сцинтилляционном счетчике, начиная с флуктуации потерь энергии на ионизацию, испытываемых регистрируемой частицей в сцинтилляторе, и кончая флуктуациями коэффициента усиления фотоумножителя.

Из всех явлений, подверженных статистическим флуктуациям, наибольший вклад в разброс импульсов по амплитудам вносит, естественно, фотоэффект на катоде умножителя. Можно оценить среднеквадратичное отклонение от среднего значения для числаэлектронов, покидающих фотокатод при освещении его световой вспышкой, возникающей при прохождении частицы через сцинтиллятор.

Эта величина будет зависеть от потери энергии, испытываемой регистрируемой частицей в сцинтилляторе, и, например, при регистрации Y-лучей Сз¹³⁷ с энергией 661 кэв составляет в кристалле NaJ(Т1) около 2%.

Действительно, предположив, что У-кванты поглощаются в кристалле полностью и что конверсионная эффективность для NaJ(T1) составляет 10%, получим для числа фотонов (средняя энергия фотонов 2,8 эв) в световой вспышке около 24 000.

При полном сборе света и квантовом выходе фотокатода в 10% число фотоэлектронов будет равно врего 2400. Среднеквадратичное отклонение этого числа от его среднего значения и равно как раз 2%. При увеличении энергии регистрируемого излучения относительная величина статистической флуктуации, естественно, убывает.

Очевидно, что рассчитанная таким образом флуктуация числа фотоэлектронов представляет собой нижний предел энергетического разрешения сцинтилляционного счетчика. В реальном случае разброс импульсов от моноэнергетических частиц по амплитудам на выходе сцинтилляционного счетчика значительно больше. Рассмотренные выше причины приводят к существенному уширению линии, и для У-лучей Сз¹³⁷ разрешение по энергии, получаемое на опыте, составляет в лучшем случае всего 8%.