3.6. Контрольные вопросы к третьей главе

1. Что такое макроскопическое сечение взаимодействия? Дайте определение эффективному сечению взаимодействия.

2. Классификация нейтронов по энергиям.

3. Как зависит тип взаимодействия нейтронов с веществом от энергии нейтронов?

4. Чем отличается рентгеновское излучение от гамма-излучения?

5. Чем отличается комптоновское рассеяние гамма-квантов от томсоновского? Какой вид рассеяния будет преобладать при взаимодействии мягкого рентгеновского излучения с веществом?

6. Какой тип взаимодействия гамма-кванта с веществом преобладает при энергии гамма-кванта: а) до 300 Кэв; б) свыше 1 Мэв?

7. Используя какое взаимодействие нейтронов с веществом, можно проводить поэлементный анализ вещества?

8. Почему водород является аномальным замедлителем нейтронов?

9. Назовите основные характеристики взаимодействия нейтронов с веществом.

Глава 4. Радиометрическая аппаратура

Для обнаружения и измерения интенсивности ядерных излу­чений приме­няются приборы, называемые радиометрами. Радиометры состоят из: индикаторов (детекторов) излучения, блока регистрации излучения, а также источников, фильтров и других специфических устройств ме­тодов ядерной геофизики.

4.1. Детекторы излучений. Основные характеристики детекторов

Детектор ионизирующих излучений – это устройство, преобразующее энергию излучения в другие виды энергии, удобные для регистрации, чаще всего в электрическую энергию.

Детекторы, применяемые в радиометрах, различают:

1. По принципу действия, т.е. по эффекту, используемому для преобразо­вания энергии излучения. Подразделяются на ионизационные и сцинти­лляционные: ионизационные детекторы основаны на ионизирующей спо­собности излучения; сцинтилляционные – на преобразовании фотоэлек­три­ческим умножителем световых вспышек (сцинтилляций), возникаю­щих в люминофорах от воздействия излучения, в электрические сигналы.

2. По состоянию среды, в которой происходит эффект от действия излуче­ния. По этому признаку сцинтилляционные детекторы относятся к твер­до­тельным (хотя в геохронологии используются и жидкие сцинтилля­то­ры). По состоянию среды ионизационные детекторы подразделяются на газовые (счетчики Гейгера-Мюллера, пропорциональные счетчики и др.), жидкостные (некоторые типы ионизационных камер) и твердотельные (полупроводниковые детекторы).

3. По возможности регистрировать энергетическое распределение излуче­ния детекторы подразделяются на интегральные и спектрометрические. Для спектрометрических детекторов характерно прямо пропорциональная зависимость выходного сигнала от энергии регистрируемого излучения. Для интегральных детекторов, вне зависимости от энергии излучения, выходной сигнал остается постоянным. Примером интегрального детек­тора может служить газоразрядный счетчик Гейгера-Мюллера, у которого выходной сигнал не зависит от энергии регистрируемого излучения. Спек­тро­метрические детекторы: сцинтилляционные, полупроводниковые, пропорциональные.

Основными характеристиками детекторов являются: эффективность ре­гистрации, чувствительность, счетная характеристика, уровень собствен­ного фонового излучения, разрешающее время и энергетическое разреше­ние.

Счетная характеристика детектора – это зависимость частоты зареги­стрированных импульсов детектора от напряжения, подаваемого на детек­тор. Характеризуется следующими параметрами: протяженностью пла­то и его наклоном.

П лато счетной характеристики – это интервал напря­жений, в пределах которого частота импульсов от излучения постоянной интенсивности, изменя­ется незначительно. Счетная харак­теристика детектора выра­жается следующими характеристиками: напряжение начала счета V₀; напряжение начала плато V₁; напряжение окончания плато V₂; протяженностью плато V₂ – V₁; рабочее напряжение счетчика V_Р, выбираемое посередине плато. Наклон плато выражается в процентах изменения счета в интервале напряжений 100 вольт относительно счета при рабочем напряжении.

Эффективность регистрации - это отношение количества зарегист­ри­­ро­ванных сигналов к количеству частиц (-квантов), падающих на детектор:

 = J/S

где: J - частота зарегистрированных импульсов от излучения;  - плот­ность потока частиц (-квантов), падающих на детектор, S – площадь чувстви­тель­ной поверхности детектора.

Чувствительность детектора – это отношение количества зарегис­три­­ро­ванных сигналов к плотности потока частиц (-квантов):

 = J/

Чувствительность детектора связана с его эффективностью соотношении­ем:

 =  S Разрешающее время детектора  - это минимальный интервал времени между двумя раздельно зарегистрированными импульсами. Иногда вместо значения  приводится величина Nmax – максимальная частота или предель­ная загрузка детектора:

Nmax = 1/

Энергетическое разрешение спектрометрического детектора А. Под энергетическим разрешением детектора понимают способность детектора раздельно регистрировать близ­кие по энергетическому спектру линии. Разрешение детектора определяют по аппаратурному спектру на выходе детектору. Чи­с­ленно энергетическое разреше­ние, выраженное в процентах, характеризуют отношением ширины пика от моноэнергетического источника на половине высоты к энергии источника:

A = (E/E₀)*100%

Энергетическое разрешение детектора, в паспортных данных, приводится для энергии -квантов Е₀ = 1 Мэв. Энергетическое разрешение уменьшается с ростом энергии излучения как (E)^-0.5.