Детектори іонізуючих випромінювань, дозиметричні і радіометричні прилади

де  – кількість сигналів детектора,  – кількість частинок іонізуючого випромінювання. Ефективність детектора залежить від енергії Е частинки іонізуючих випромінювань. Якщо  – рівень чутливості реєструючого пристрою (мінімальна амплітуда сигналів, при яких спрацьовує реєструючий пристрій), тоді

 .                                   (5.11.)

Система детектор-джерело іонізуючих випромінювань характеризується величиною, яка називається світлосилою. Світлосила – відношення числа сигналів, зареєстрованих детектором, до числа частинок іонізуючих випромінювань, випущених джерелом за цей час

 .                                            (5.12.)

Світлосила також є функцією енергії, залежить від геометрії установки і властивостей джерела

 ,                                                      (5.13.)

де К – коефіцієнт, який враховує поглинання випромінювання в самому джерелі і оправах джерела та детектора. Величина   враховує той факт, що не всі частинки, випущені джерелом, попадають в чутливий об’єм детектора. Для точкового джерела  – відносний тілесний кут, під яким випромінювання від джерела попадає в детектор

 ,                                                      (5.14.)

де   – тілесний кут, під яким випромінювання від точкового джерела попадає в детектор. Величини   і   – безрозмірні і можуть приймати значення від 0 до 1.

На практиці залежність світлосили від енергії прийнято апроксимувати логарифмічним рядом

 ,                             (5.15.)

задовольняються, як правило,  .

Детектор іонізуючих випромінювань характеризується також чутливістю

 ,                                                       (5.16.)

де n – середня кількість сигналів за одиницю часу,   – густина потоку іонізуючих частинок. Чутливість має розмірність площі.

Важливою характеристикою детектора є енергетична роздільна здатність. Для детекторів, які призначені для дослідження енергетичних розподілів заряджених частинок, функція відгуку в залежності від енергії Е являє собою при   дзвонувату криву (рис.7). При   функція відгуку   в залежності від Е має максимум. Робота детектора буде найбільш ефективною, коли енергія  .

Енергетичною роздільною здатністю (енергетичним розділенням) детектора називають величину, яка дорівнює відношенню ширини лінії   на піввисоті розподілу при фіксованому значенні   до енергії, що відповідає максимуму розподілу

 .                                                       (5.17.)

Чим менша величина η тим менша ширина кривої розподілу  , тим менша похибка енергії.

Для детекторів, які використовуються для визначення енергії заряджених частинок, згідно з формулою (3) виконується пропорціональність між амплітудою імпульсу   і енергією частинок Е. Залежність G(E,V) від   також описується дзвонуватою кривою, яку апроксимують кривою Гауса, тому енергетичну роздільну здатність детектора по аналогії з (17) можна записати

 ,                                                         (5.18.)

де  – значення амплітуди імпульсу, при якому досягається максимум залеж-ності G(E,V) від  ,   – ширина кривої розподілу на напівисоті.

Енергетична роздільна здатність детектора

 ,                                                (5.19.)

де F – фактор Фано, який враховує механізм утворення носіїв струму в іонізаційному детекторі і фотонів люмінесценції в сцинтиляційному; W – середня енергія, яка затрачається на утворення пари носіїв струму або фотона люмінесценції. З (19) випливає, що енергетична роздільна здатність детектора збільшується при зменшенні фактора Фано F, збільшенні енергії частинок Е і зменшенні енергії W, яка затрачається на утворення однієї пари носіїв струму або фотона люмінесценції. Для газових іонізаційних детекторів  , для напівпровідникових детекторів  . Для сцинтиляційних детекторів фактор Фано близький до одиниці.

Важливою характеристикою детектора є також часова роздільна здатність, яка визначається тривалістю і формою імпульсу. Типовими для детекторів є імпульси, форма яких представлена на рис.8. На цьому рисунку U – напруга імпульсу в залежності від часу t,   – тривалість фронту імпульса, час його наростання. Спадаюча частина імпульсу має значну тривалість, яка збільшується зі збільшенням амплітуди імпульсу  . Скінченна тривалість імпульсу детектора приводить до того, що детектор не може реєструвати окремо дві 

іонізуючі частинки, які попадають в чутливий об’єм детектора через досить малий проміжок часу. Внаслідок того що існує певний статистичний розподіл імпульсів в часі, то деякі пари імпульсів будуть реєструватись як один імпульс.