- •4.4. Оптический метод регистрации ионизирующих излучений
- •4.4.1. Общие характеристики сцинтилляторов
- •Общие свойства сцинтилляторов
- •4.4.2. Основные свойства органических сцинтилляторов
- •Механизм высвечивания органических кристаллов
- •Механизм высвечивания сцинтиллирующих растворов
- •Сместители спектра
- •4.4.3. Основные свойства неорганических сцинтилляторов
- •Механизм высвечивания неорганических кристаллов
- •Газовые сцинтилляторы
- •4.4.4. Сцинтилляционные счетчики устройство и принцип работы фотоумножителя
- •Фотокатод
- •Диноды и коэффициент усиления фэу
- •5. Принцип работы стинтиляционного счетчика
- •Собственный фон умножителя
- •Ложные импульсы
- •Сборка сцинтилляционного счетчика
- •Сбор света
- •Светопроводы
- •4.4.5. Особенности применения сцинтилляционных счетчиков
- •Энергетическое разрешение
- •Регистрация сильноионизирующих короткопробежных частиц
- •.Регистрация электронов
- •Регистрация y-лучей
- •Раздел 4.5. Полупроводниковые детекторы
- •4.5.1. Принцип работы ппд.
- •Образование носителей заряда в полупроводниках под действием заряженных частиц
- •4.5.2. Основные типы ппд Характеристики кремния и германия
- •Свойства примесных германия и кремния
- •Переходы в полупроводниках
- •Ширина обедненной зоны
- •Емкость р-n-перехода
- •Токи утечки через переход
- •Энергетическое разрешение
- •Флуктуации числа образованных пар носителей
- •Влияние шумов на энергетическое разрешение
- •Флуктуации числа собранных носителей
- •Временное разрешение
- •Форма импульса,обусловленная парой носителей в р-I- n -детекторе
- •Форма импульса в детекторе с р-n-переходом
- •Форма линии
- •Радиационные повреждения детекторов
- •4.6. Трековые детекторы
- •Камеры Вильсона
- •Камеры непрерывного действия (диффузионные камеры)
- •Пузырьковые камеры
- •Искровая, стримерная и широкозазорная искровые, пропорциональная камеры
- •Кристаллические детекторы Регистрация следов заряженных частиц в диэлектрических средах
- •4.8. Счетчики черенкова
- •Энергетическое разрешение детекторов с фокусировкой
- •Оценка энергетического состава -квантов по функциям пропускания
- •Измерение по продуктам фотоядерных реакций
- •Сцинтилляционный метод
- •Однокристальные сцинтилляционные гамма-спектрометры
- •Полупроводниковая гамма-спектрометрия
- •Спектрометрия цезия–137
- •2.6. Детекторы гамма-излучения
- •1) Сцинтилляционные. 2)Полупроводниковые.
- •Методы обработки гамма-спектров Классический метод обработки спектров гамма-излучения
- •Матричный метод обработки сцинтилляционных гамма-спектров.
- •Генераторный метод обработки сцинтилляционных гамма-спектров
- •5.5.2. Спектрометрия заряженных частиц
- •Определение энергии заряженных частиц по пробегу и плотности ионизации
- •Измерение энергии частиц с помощью ионизационных камер, сцинтилляционных и полупроводниковых счетчиков
- •Измерение энергии тяжелых заряженных частиц
- •Измерение энергии электронов
- •Измерение энергии заряженных частиц с помощью магнитных спектрометров
- •Магнитные спектрометры для b- и a-спектрометрии
- •5.5.2.1. .Методы и средства измерения 90sr
- •1.Некоторые сведения о стронции-90
- •1.2. Стронций-90 в организме человека.
- •1.3. Стронций-90 во внешней среде
- •5.5.2.1.. Методы измерения 90sr
- •2.1. Основные положения
- •2.2 Матричный метод обработки бета-спектров
- •6. Приготовление радиоактивных источников
- •6.1. Типы радиоактивных источников.
- •6.2. Приготовление альфа–бета-источников
- •6.3. Приготовление гамма-источников
- •7. Поверка эталонов и рабочих источников
- •Поверка гамма–источников
Магнитные спектрометры для b- и a-спектрометрии
Принципы работы магнитных спектрометров и их основные характеристики позволяют оценить их относительные достоинства. Для достижения очень высоких энергетических разрешений при сравнительно большой светосиле наиболее пригодны спектрометры с продольным однородным магнитным полем при условии использования источников очень малых размеров или при условии изготовления спектрометров больших размеров. В случае, если необходимо использовать источники больших размеров, т.е. при малой удельной активности, более подходящими являются спектрометры с фокусировкой в двух направлениях в поперечном магнитном поле. Чтобы получить умеренные энергетические разрешения около 1%, при большой светосиле необходимо применять спектрометры с неоднородным продольным полем, т.е. спектрометры с тонкими и толстыми линзами.
Для измерения спектров -частиц, сопровождающих распад тяжелых ядер, применяют обычно спектрометры с поперечным магнитным полем с фокусировкой в двух направлениях. Это наиболее эффективные для -спектрометрии приборы при проведении исследований с высокой разрешающей способностью, поскольку в них, при прочих равных условиях, источник может иметь наибольшую площадь. Источники -частиц должны иметь сравнительно малые толщины и получить источники большой активности можно лишь за счет увеличения их площади. Это обстоятельство имеет решающее значение при исследовании -радиоактивных ядер. Действительно, если период полураспада тяжелого ядра около 105 лет и измерения энергии проводятся с энергетическим разрешением 0,5%, то толщина источника не должна превышать 10 мкг/см2 и, следовательно, с 1 см2 такого источника будет испускаться в среднем 5.103 а·частица/с. При светосиле спектрометра около 10-4 на фотопластинку будет попадать в среднем 0,5 частица/с. Для получения изображения потребуется десятки часов экспонировать фотопластинки. Если же использовать электрический метод регистрации, то для исследования энергетического интервала всего лишь в 200 кэВ потребуется около 100 замеров при фиксированных значениях напряженности магнитного поля. Время каждого измерения будет порядка 10…20 мин.
В магнитных спектрометрах для -спектрометрии, как правило, используют фотографический метод регистрации частиц, поэтому одновременно можно измерить -частицы в диапазоне энергий ±100…250 кэВ.
При использовании больших магнитов с полем порядка 10000 Гс и радиусами 30…50 см можно исследовать спектры практически всех естественных -излучателей. Такие магниты оказываются весьма громоздкими, и их вес исчисляется тоннами и десятками тонн. Лучшие спектрометры позволяют получить спектры -частиц с шириной линии на полувысоте около 7 кэВ при светосиле примерно 2·10-4, что позволяет при относительных измерениях определять отношения: энергий -частиц с точностью 1…2 кэВ.
Спектрометры с продольным магнитным полем не используют для измерения энергии тяжелых заряженных частиц, поскольку они должны иметь (в случае однородного поля) очень большие размеры. Для -частиц с энергией 5 МэВ длина соленоида при 5000 а·вит/см достигает 400 см. Длину спектрометра для -частиц можно значительно уменьшить, если выбрать углы а близкие к π/2, однако при этом характеристики спектрометра будут крайне невыгодны.
Исследование
спектров
-частиц
проводят со спектрометрами как с
поперечным, так и с продольным магнитным
полем. Особенно широко применяют
спектрометры с неоднородным продольным
магнитным полем, что связано с относительно
простой конструкцией этих приборов и
высокой светосилой при энергетических
разрешениях около 1%.
Выбор спектрометров при проведении измерений -спектров обусловлен условиями измерений. Так, при большой удельной активности -источников и необходимости иметь η ≈ 0,2% более выгодны спектрометры с однородным продольным полем и кольцевым фокусом. При низких удельных активностях и тех же требованиях к энергетическому разрешению преимущества на стороне спектрометров с двойной фокусировкой в поперечном поле, так как в последнем случае допустимы большие площади источников при одинаковых η.
В табл. 11.1 показаны энергетические разрешения и светосила различных методов спектрометрии заряженных частиц.
Таблица 11.1. Характеристики различных спектрометров заряженных частиц
Спектрометры |
Заряженная частица |
ΔЕ/Е, % |
L |
Ионизационные камеры |
α |
0,7 |
0,5…1 |
Сцинтилляционные спектрометры |
β (~1 МэВ) α (~5 МэВ) |
5 |
0,5 |
Полупроводниковые спектрометры |
α (~5 МэВ) β (~1 МэВ) |
0,3 0,2 |
~0,5 ~0,5 |
Магнитные спектрометры с поперечным неоднородным полем |
α (~7 МэВ) β |
0,1 0,1 |
2·10-4 2·10-4 |
Магнитные спектрометры с продольным однородным полем |
β |
0,4 |
2·10-2 |
Магнитные спектрометры с тонкой магнитной линзой |
β |
2,5 |
5·10-2 |
