Счетчик с колодцем
Счетчик с колодцем представляет собой кристалл NaI(Tl), в центре которого сделано специальное отверстие (колодец). Исследуемый источник, находящийся в закрытом контейнере (пенале), помещается внутрь этого отверстия (рис. 2.17), чем достигается максимальная геометрическая эффективность. Размеры кристаллов, применяемых в таких детекторах, как правило, являются достаточно большие (5 × 5 или 7,5 × 7,5 см2), что обеспечивает и высокую физическую эффективность.
Обычно такие детекторы используются для абсолютных измерений активности разнообразных проб. Для увеличения пропускной способности установки оснащаются специальными устройствами для автоматической транспортировки проб
Рис.2.17. Геометрия детектора колодезного типа
Потери из-за мертвого времени. Конечное временное разрешение кристалла NaI(Tl) приводит к частичной потери в количестве зарегистрированных фотонов. Эти потери становятся особенно значимыми при измерениях образцов, активность которых варьируется в широких пределах. Когда проводится определение активности образцов, содержащих коротко живущий радионуклид, то один из возможных вариантов уменьшения потерь состоит в откладывании начала измерений до тех пор пока активность не снизится до приемлемого уровня. Если принять ширину импульса после усиления равной 5 мкс, то 10 % потери будут наблюдаться при скорости счета 2·104 импульсов в секунду
Объем проб. Общий объем и геометрия исследуемых проб должны поддерживаться постоянными, так как эффективность детектора и коэффициент самопоглощения излучения зависят от распределения источника в колодце кристалла. Коэффициент самопоглощения может стать достаточно значимым для низких энергий фотонов, поэтому при измерениях большой партии образцов следует следить за однородностью и объемом вещества в контейнерах.
Фоновое излучение. При измерении небольших активностей фоновое излучение, источники которого находятся вне колодца, может существенно повлиять на точность результатов. Поэтому для уменьшения фона кристалл NaI(Tl), как правило, окружается защитой из свинца толщиной несколько сантиметров. Если образец требует для своего измерения продолжительного времени, то рекомендуется провести несколько проверок скорости счета от фонового излучения.
Динамический диапазон. Величина активности, которую можно с хорошей точностью измерить сцинтилляционным счетчиком с колодцем, приближенно находится в интервале 100 пКи – 1 мкКи. Величина нижнего предела ограничивается фоном, а верхнего – потерями из-за мертвого времени счетчика. Если требуемая точность измерений равна 5 %, то максимальная величина измеряемой активности не должна превышать 0,5 мкКи. Минимальное же значение динамического диапазона определяется по формуле
(2.12)
где σф – стандартное отклонение скорости счета фона; ε – чувствительность счетчика.
3. Полупроводниковые детекторы
3.1. Общие замечания
Полупроводниковые детекторы в ЯМ являются успешными конкурентами сцинтилляторов при детектировании излучений и визуализации распределения активности. Преимущества полупроводниковых детекторов (ПД) заключается в их высоком энергетическом разрешении и возможности создания на их базе систем визуализации с очень хорошим пространственным разрешением. Наилучшим из (ПД) по энергетическому разрешению является германий, однако ему для нормальной работы необходимы низкие температуры. Ряд других полупроводников, к которым относятся иодид ртути (HgI2), теллурид кадмия (CdTe) и теллурид кадмий цинк (CdZnTe) могут работать при комнатной температуре.
Полупроводниковые детекторы используются в ЯМ для обнаружения областей аномального усвоения радиофармпрепарата при хирургических процедурах и эндоскопии. Относительно недавно на их на их базе разработаны разнообразные матричные детекторы, обладающие высоким пространственным разрешением. В этом разделе на основе материалов обзорных работ [4,5] анализируется физика (ПД) и их применение в ЯМ.