+3 8(066) 185-39-18
fПредмет:
Тип роботи:
Методичні вказівки
К-сть сторінок:
44
Мова:
Українська
(n–терфеніл, 2,5–дифеніл-оксазол та ін.) з концентрацією 2,5–10 г/л. Активатор рідкого сцинтилятора повинен мати хороші сцинтиляційні властивості, а розчинник – не повинен їх мати. Активатор і розчинник повинні бути підібрані таким чином, щоб перший збуджений рівень розчинника був вищим першого збудженого рівня активатора. Після проходження зарядженої частинки в основному збуджуються молекули розчинники, оскільки їх концентрація в розчині значно більша. В результаті радіаційних або нерадіаційних переходів енергія збудження поширюється по сцинтилятору і передається молекулам активатора, які в результаті радіаційних переходів випускають фотони. Оскільки спектр випромінювання активатора не співпадає із спектром поглинання розчинника, то розчин виявляється прозорим для спектру випромінювання активатора. Рідкі органічні сцинтилятори мають конверсійну ефективність 1–2% і час висвічування біля кількох нс.
Сцинтиляційний детектор складається з сцинтилятора і фотоелектронного помножувача (ФЕП). Сцинтилятор має оптичний контакт з ФЕП і світло з сцинтилятора попадає на катод ФЕП, вибиваючи з нього фотоелектрони. На аноди (діноди) ФЕП подається позитивна відносно катода або попереднього дінода напруга. На дінодах відбувається вторинна електронна емісія, в результаті якої з окремого дінода вилітає більше електронів, ніж на нього падає. В результаті помноження електронів, що вилітають з кожного дінода, на анод ФЕП приходить в десятки і сотні тисяч разів більша кількість електронів, ніж вилітає з катода (рис.2).
Таким чином виникає імпульс електричного струму, який реєструється електронною схемою. Амплітуда імпульсу пропорційна енергії світлового спалаху, а значить і енергії зарядженої частинки, яка викликала сцинтиляцію.
Взаємодія фотонів з сцинти- лятором має статистичний характер і в результаті такої взаємодії можуть утворитись швидкі електрони різних енергій. При фотоефекті відбувається повне поглинання фотона, але енергія фотоелектрона менша енергії гама-фотона на величину енергії зв’язку К (або L) електронів, яка в типовому випадку є величиною порядку декількох десятків кеВ. Після фотоефекту, через дуже короткий час, відбувається заповнення порожнього місця на К (або L) оболонці. При цьому можуть виникати Оже-електрони, коли енергія, яка виділяється при заповненні порожнього місця, передається одному з верхніх електронів електронної оболонки. Звідси видно, що Оже-електрон буде мати енергію, що дорівнює енергії зв’язку електрона на цій оболонці, з якої відбувся фотоефект. Таким чином, в результаті фотоефекту і випромінювання Оже-електронів загальна енергія швидких електронів дорівнює енергії гама-фотона. Ці процеси відбуваються майже одночасно і сцинтилятор видає спалах світла, енергія якого пропорціональна енергії гама-фотона.
Заповнення порожнього місця в К (або L) оболонці, яке виникло при фотоефекті, може відбутись шляхом випромінювання характеристичних рентгенівських променів, енергія фотона якого дорівнює енергії зв’язку електрона. Ці фотони інтенсивно поглинаються самим сцинтилятором і такий фотон має значну імовірність бути поглинутим і викликати фотоефект з верхньої електронної оболонки. В результаті цих процесів виникають 2 швидких електрони, сумарна енергія яких дорівнює енергії гама-фотона. Ці процеси відбуваються дуже швидко і сцинтилятор видає один спалах, енергія якого пропорційна енергії фотона.
Процес повного поглинання енергії фотона може починатись з комптон-ефекту. При комптонівському розсіюванні довжина хвилі гама-випромінювання збільшується, при цьому зростає імовірність фотоефекту, що разом з випромінюванням Оже-електронів і рентгенівських фотонів, приведе до повного поглинання енергії фотона.
Спектр характеризується величиною
, (3)
де dN – кількість електронів, які мають енергії в інтервалі від Е до Е+dЕ при опроміненні детектора фотонами постійної енергії. Типова форма спектру сцинтиляційного гама-спектрометра наведена на рис.3.
З рис.3 видно, що гама-спектр –це ряд піків на відносно рівномірному фоні, що утворюється комптонівськими електронами. Окремий пік часто називають спектральною лінією. Пік 1 є піком повного поглинання (ППП) енергії фотона .
При комптонівському розсіюванні “назад” (під кутом 1800) енергія розсіяного фотона
(4)
(m – маса спокою електрона).
Величина є максимальною енергією комптонівських електронів і називається комптонівським краєм. Енергія комптонівського краю показана на рис.3. у вигляді спаду 2.
Розсіяні “назад” фотони не утворюють швидких електронів в тілі сцинтилятора, оскільки ці фотони виходять за межі тіла. Але зворотно розсіяні фотони можуть утворюватись і в тілах, що розміщені навколо сцинтилятора (наприклад, на електродах ФЕП) і вертатись в сцинтилятор. Тоді вони утворюють невеличкий пік зворотнього розсіювання 7.
Інші піки на рис.3 зв’язані з утворенням пар електрон-позитрон. Цей процес є пороговим, він може відбуватись лише при енергіях фотонів кеВ. Пік 5 відповідає кінетичній енергії пари , коли електрон і позитрон віддають свою кінетичну енергію в кристалі на утворення спалаху. Коли позитрон сповільнюється до дуже малих швидкостей, він анігілює з електроном сцинтилятора, при цьому випромінюється два гама-фотони з енергіями кеВ. Пік 5 відповідає виходу обох анігіляційних фотонів за межі