Регистрация сильноионизирующих короткопробежных частиц

При выборе сцинтиллятора для регистрации сильно ионизирующих короткопробежных частиц (а-частиц, медленных протонов и т. п.) исходят обычно из следующих соображений. Органические сцинтилляторы, конверсионная эффективность которых при увеличении ионизирующей способности регистрируемых частиц довольно резко падает, для регистрации такого рода частиц, как правило, не употребляются. Помимо малой конверсионной эффективности, органические кристаллы неудобны еще и потому, что при облучении частицами с большой ионизирующей способностью они быстро разрушаются, поверхность их темнеет и световой выход падает.

Из неорганических сцинтилляторов для регистрации альфа-частиц и медленных протонов чаще всего используется сернистый цинк, активированный серебром или медью, инверсионная эффективность которого для альфа-частиц составляет 20-25%. Так как пробеги регистрируемых частиц составляют всего несколько мг /см², то ZnS(Аg или Сu) применяется в виде мелкокристаллического порошка с толщиной кристалликов до 10 мг \1см³. Мелкокристаллическая структура сцинтиллятора, однако, существенно ухудшает разрешение по энергии.

Несколько лучшее разрешение по энергии может быть получено с активированным сернистым кадмием, который можно вырастить в виде хотя и мелких, но монокристаллов, а также с кристаллами NаJ(Т1) и СsJ(Т1). Кристаллы NaJ(Т1) и СsJ(Т1) используются в виде тонких срезов для уменьшения фона от быстрых частиц. Для регистрации альфа-частиц и медленных протонов особенно удобен СsJ(Т1), обладающий сравнительно хорошим разрешением по энергии, кристаллы которого не гигроскопичны.

Для сцинтилляторов из ZnS(Аg), СdS(Аg) и СsJ(Т1) при энергии альфа-частиц 4 МэВ и выше наблюдается линейная зависимость амплитуды импульса от энергии частицы. Для кристаллов NaJ(Т1) пропорциональная область начинается при энергии альфа-частиц, превышающей 10 МэВ. Для регистрации осколков, возникающих при делении тяжелых ядер, с успехом применяются газообразные сцинтилляторы, конверсионная эффективность которых практически не зависит от ионизирующей способности регистрируемых частиц.

.Регистрация электронов

Для регистрации электронов могут быть использованы как органические, так и неорганические сцинтилляторы. Выбор того или иного типа сцинтиллятора определяется условиями физического эксперимента: неорганические кристаллы имеют несколько больший световой выход и лучшую пропорциональность между интенсивностью высвечивания и энергией электронов, тогда как органические сцинтилляторы позволяют получать лучшее разрешение по времени.

При регистрации электронов от внешнего источника в неорганических кристаллах, обладающих большим атомным номером Z, наблюдается сильное рассеяние, в результате которого электроны могут выйти из кристалла обратно, потеряв в нем только часть своей энергии. Эффект обратного рассеяния электронов для кристаллов NаJ(Т1), например, может составить 80—90%, тогда как в органических кристаллах он равен всего нескольким процентам. Для уменьшения эффекта обратного рассеяния, электроны можно направить на сцинтиллятор строго коллимированным пучком. При работе с радиоактивным источником обратное рассеяние можно исключить и полностью, введя источник бета-частиц внутрь сцинтиллятора. Можно, например, разрезать кристалл и заложить радиоактивный препарат в виде слоя, нанесенного на очень тонкую подложку, между двумя половинками кристалла. Радиоактивное вещество можно ввести и в материал сцинтиллятора в процессе его изготовления или растворить в жидком сцинтиллирующем растворе.

Эксперименты с электронами осложняются обычно тем обстоятельством, что в сцинтилляторе с довольно высокой эффективностью регистрируется и Y-излучение, сопровождающее во многих случаях,бета-распады.