§2. Многоканальный сцинтилляционный -спектрометр

На рисунке 12 приведена блок схема многоканального сцинтилляционного -спектрометра. По этой схеме -кванты от исследуемого источника через узкий канал свинцовой защиты попадает в сцинтилляционный детектор «1». Питание детектора осуществляется от источников питания высокого «2» и низкого «3» напряжения. С выхода детектора импульсы тока с различными амплитудами поступают на вход 256-канального амплитудного анализатора импульсов «4».

Блок схема 256-канального амплитудного анализатора импульсов представлена на рисунке 13. В амплитудном анализаторе входные импульсы усиливаются линейным усилителем. В режиме измерения усиленные импульсы подаются на блок амплитудного преобразования, где входной импульс преобразуется в двоичный цифровой код, который в зависимости от амплитуды усиленного импульса принимает значение от 0 до 256. Этот код передается на регистр адреса блока запоминающего устройства. В тоже время блок управления добавляет единицу к числу ранее зарегистрированных импульсов в канал (16-рзрядная ячейка памяти), адрес которого совпадает с цифровым кодом. При этом, чем больше амплитуда импульса, тем в большем номере канала он регистрируется.

По истечении достаточного времени измерения в запоминающем устройстве анализатора накапливается информация о распределении входных импульсов по амплитудам, которое в виде кривой (см. рис. 14) можно увидеть в режиме наблюдения на экране осциллографа амплитудного анализатора.

Строго говоря, номер канала, приходящийся на пик полного поглощения, будет линейно зависеть от энергии -кванта

(12)

График этой зависимости представлен на рис. 15. Для того чтобы получить такой график, нужно проградуировать спектрометр. С этой целью снимают амплитудные спектры эталонных источников -излучения, энергия -квантов которых известна заранее. По снятым спектрам определяет номера каналов соответствующих этим энергиям, и полученные координаты точек откладывают на графике. Эти точки, согласно (12) должны укладываться на одну прямую.

Легко показать, что

и (13)

Таким образом, зная значения k и E₀, а также номер канала N_x для неизвестного источника, можно по формуле (12) или по графику определить энергии -квантов неизвестного источника.

Раздел III. Эксперимент

§1. Определение энергии гамма - излучения методом сцинтилляционного гамма – спектрометра

Цель настоящей работы заключается в определении энергетического разрешения R -спектрометра, а также изотопного состава радиоактивного образца по найденным с помощью -спектрометра значениям энергии -квантов испускаемых этим образцом. Работа выполняется на установке, блок-схема которой изображена на рисунке 16. Она состоит из сцинтилляционного детектора СД, высоковольтного источника питания ВС-22, низковольтного источника питания на 12В, многоканального амплитудного анализатора импульсов АИ-256-1, двух спаренных пересчетных устройств Ф588 и ПП-9 и одноканального амплитудного анализатора импульсов ААДО-1.

Задания

1. Ознакомьтесь с местоположением приборов входящих в установку и установите их соответствие блок-схеме (рис. 16).

2. Пользуясь инструкцией по эксплуатации многоканального -спектрометра (см. Приложение I), включите установку.

3. На амплитудном анализаторе ААДО-1 установите переключатели в следующие положения:

«амплитуда в вольтах» – «0.02-1»

«пороги дискриминатора» «грубо» – «0», «точно» – «1»

«ширина окна» – «1»

«контрольный дискриминатор» – «2»

«управляющая схема» – «выкл.»

«род работы» – «усилитель + дискриминатор»

«входной импульс» – «»

остальные ручки в произвольное положение

4. Установите тумблеры на счетчике Ф558 в положения «», «–», «1:1».

5. Ручки на счетчике ПП-9 поставить в положения:

«генератор» – «внутр.»

«вход» – «»

«вольт» – «1» и «плавно» – в среднее положение

«измерение» – «измерение времени  100 мксек.»

«экспозиция» – «10⁵» и « 1»

«управление» – «автом.»

6. Поместите на кристалл детектора источник -излучения ¹³⁷Cs.

7. На приборе ПП-9 нажмите последовательно кнопки «сброс» и «пуск».

8. После окончания счета импульсов, которое наступит в момент прихода стотысячного импульса, снять показание со счетчика Ф588 (см. Раздел I, §1) и занесите его в таблицу результатов напротив порога 1 В.

   Порог в вольтах
   1
   2
   3

9. Порог дискриминатора установите равным 2-м вольтам, нажмите кнопки «сброс» и «пуск». Занесите показание счетчика Ф588 в таблицу, напортив порога 2В.

10. Постепенно наращивая порог дискриминатора с шагом 1В при помощи ручек «точно» и «грубо», снимайте показания до тех пор, пока значение счетчика не будет превышать 0.1%.

11. По результатам измерений постройте амплитудный спектр (см. рис. 11) и определите по формуле (11) величину энергетического разрешения -спектрометра.

12. Проградуируйте многоканальный -спектрометр. С этой целью снимите амплитудные спектры эталонных источников -излучения ¹³⁷Cs и ²²Na с известными значениями энергии -квантов (см. рис. 17 и 18). По определенным номерам каналов N₁, N₂ и N₃ постройте градуировочный график (см. рис. 15), а также определите значения k и E₀ по формулам (13).

13. Снимите амплитудный спектр и определите номера каналов пиков полного поглощения -квантов неизвестного источника -излучения. Используя формулу (12) и градировочный график определите энергии этих -квантов.

14. Сравнивая найденные энергии со значениями энергий -квантов, приведенных в таблице “Физические характеристики -источников” (см. Приложение II), определите изотопный состав неизвестного источника.

15. Пользуясь инструкцией по эксплуатации многоканального -спектрометра (см. Приложение I), выключите установку.