3. Источники, используемые в работе

1. ⁵⁷Co имеет две линии γ-излучения с энергиями 122,06 кэВ и 136,47 кэВ. Схема распада источника изображена на рис. 14.

Рис. 14. Схема распада источника ⁵⁷Co

2. ⁶⁰Co имеет две линии γ-излучения с энергиями 1173,47 кэВ и 1332,50 кэВ. Схема распада источника изображена на рис. 15.

Рис. 15. Схема распада источника ⁶⁰Co

3. ⁴⁴Ti имеет три линии γ-излучения с энергиями 67,79 кэВ, 78,53 кэВ и 1156,62 кэВ. Схема распада источника изображена на рис. 16.

Рис. 16. Схема распада источника ⁴⁴Ti

4. Эксперименты

1. Калибровка детектора

Цель: произвести калибровку детектора и определить его статистическую погрешность.

Оборудование и источники: установка для определения доплеровского уширения аннигиляционной линии (рис. 10), ⁵⁷Co и ⁶⁰Co.

Проведение и результаты эксперимента

В данном эксперименте были использованы два источника с характерными линиями γ-излучения известных энергий: ⁵⁷Co (122,06 и 136,47 кэВ) и ⁶⁰Co (1173,24 и 1332,50 кэВ). Источники были установлены перед детектором по схеме, изображенной на рис. 17.

Рис. 17. Схема эксперимента для определения энергетического спектра источника

Набор спектра зарегистрированных γ-квантов был произведен в течение 1800 с. Визуализация спектра произведена при помощи программы MAESTRO-32.

На полученном энергетическом спектре (рис. 18) наблюдаются четыре характерные линии, соответствующие энергиям γ-квантов используемых источников.

450

360

270

180

Рис. 18. Энергетический спектр источников ⁵⁷Co и ⁶⁰Co.

Известно, что энергия зарегистрированных γ-квантов линейно зависит от номера канала анализатора:

E = k*Nk + E₀

Поэтому далее для определения параметров этой зависимости были выбраны два пика (соответствующие номерам каналов Nk₁ = 1477 и Nk₂ = 14202) и заданы для них соответствующие значения энергий (E₁ = 122,06 кэВ и E₂ = 1173,24 кэВ). По этим значениям программой была произведена калибровка детектора, т.е. для каждого номера канала определена энергия γ-квантов, зарегистрированных в нем. Можно также вручную определить значения параметров зависимости энергии от номера канала:

k = (E₂ – E₁)/(Nk₂ – Nk₁) = 0,0826 кэВ/канал

E₀ = (E₁ + E₂)/2– k*(Nk₁ + Nk₂)/2 = 0,11 кэВ

Статистическую погрешность детектора можно определить, используя этот же спектр. Определим ширину на полувысоте (абсолютную погрешность измерения энергии) для первого пика в энергетическом спектре (для энергии 122,06 кэВ):

Δ_1/2 = ΔЕ = 122,55 – 121,46 = 0,99 кэВ

Тогда относительная статистическая погрешность детектора составляет

δ = ΔЕ/Е = 0,99/122,06 = 0,008 = 0,8%

По другим двум пикам спектра была проверена правильность калибровки. Результаты эксперимента с погрешностями, а также табличные значения энергий приведены в таблице 1.

Таблица 1

Етабл, кэВ	Еэксп, кэВ	ΔЕ, кэВ
136,47	136,4	1,1
1332,50	1332	11

Степень нелинейности преобразований детектора можно определить по формуле:

max ((E_эксп - Е_табл)/Е_табл)_i = (136,47-136,35)/136,47=0,09%

Заключение. В ходе работы была произведена калибровка детектора, проверена линейность преобразования энергии γ-квантов в номер канала (степень нелинейности составила 0,09%) и определены параметры этой зависимости (k = 0,0826 кэВ/канал, E₀ = 0,11 кэВ). Также была определена относительная погрешность определения энергии детектором. Она составила 0,8%.