Органические сцинтилляторы

Ароматические углеводоро­ды с бензольными кольцами: антрацен, стильбен, раствор терфенила.

Высвечивание фотонов - свойство отдельной молекулы.

Зависимость потенциальной энергии основного и возбужденного состояний двухатомной молекулы от расстояния между атомами

Сцинтиллятор	Плотность, г/см3	Положение максимума в спектре излучения, lmax, нм	Время высвечивания t, нс	Конверсионная эффективность Сs
NaJ(Tl)	3,67	410	230	0,1
Стильбен C14H12	1,16	410	30	0,04
p-терфенил в ксилоле	0,9	400	2	0,02

Пробеги протонов и электронов [см] в стильбене

E МэВ
0.01	<<<	<<<
0.1	0.01	<<<
1	0.36	0.02
10	4.6	0.1

Стильбен диаметр до 40 мм, высота – 80 мм (на Западе чаще используется жидкий сцинтиллятор )

достоинства - эффективность, быстродействие, большой сигнал.

недостатки - нелинейный световыход, высокий порог, e_{n »} e_g

Задача 5. Рассчитать вероятность взаимодействия нейтрона с энергией

2 МэВ с кристаллом стильбена толщиной 1 см в приближении однократного рассеяния для мононаправленного пучка

r =1.16 г/см³ стильбен C₁₄H₁₂

Р(E_p) – световыход – нелинейная функция энергии. Для E_p < 50 МэВ P(E_p)~ E^3/2

Для электронов kB(dE/dX) << 1Из-за нелинейного световыхода V_p(2МэВ) = V_e(0,5 МэВ )

µ_g(0,5 МэВ) = 0,08см²/г Þe_g = 0,093 см^-1 e _n(2МэВ) =0,17 но f_g /f_n > 1 (²⁵²Сf n = 3.8, N_g @ 10) Ng/N_n = 0,93/0,17*3,8 = 1,5

Обычно соотношение хуже.

Дискриминация g-излучения. Форма светового импульса в органических сцинтилляторах зависит от типа заряженной частицы благодаря специфическо­му механизму высвечивания возбужденных органических молекул. Изменение во времени интенсивности световой вспы­шки можно аппроксимировать двумя компонентами: быстрой и медленной.

где и - доли высвечивания быстрой и медленной компонент со временем и соответственно.

		(10 -9 сек)		(10 -9 сек)
электроны	0.8	4	0.2	40
протоны	0.5	4	0.5	50

Статические флуктуации вылета фотоэлектронов из фотокатода являются главным физическим препятствием для определения природы частиц, создавших световую вспышку.

Энергетический порог зависит от способа (лучше многомерный анализ) и степени подавления гамма- излучения, составляя 50 – 150 кэВ.

Световыход зависит и от угла падения нейтронов на сцинтиллятор. Анизотропия порядка 20%.

Форма импульса тока достаточно близко повторяет форму сцинтилляции. Разделение электри­ческих импульсов осуществляется радиотехничес­кими методами.

Энергетический порог зависит от способа (лучше многомерный анализ) и степени подавления гамма- излучения, составляя 50 – 150 кэВ. Световыход зависит и от угла падения нейтронов на сцинтиллятор. Анизотропия порядка 20%.