ФХМА спектрометрия Шариков

моноэнергетического источника не могут образовывать импульсы в этой области в результате однократного взаимодействия в детекторе. В более сложных спектрах эта их часть может содержать импульсы, образованные в результате комптоновского рассеяния фотонов более высоких энергий.

Д. Пик обратного рассеяния

Этот пик обусловлен гамма-квантами, которые подверглись комптоновскому рассеянию в одном из материалов, окружающих детектор. Гамма-кванты, рассеянные более чем на 110–120°, будут иметь почти одинаковые энергии в диапазоне от 200 до 250 кэВ. Следовательно, вклад от моноэнергетического источника будет представлять множество рассеянных гамма-квантов, энергии которых находятся вблизи этого минимального значения.

Е. Область избыточной энергии

В случае моноэнергетического источника события в этой области обусловлены гаммаквантами высоких энергий и мюонами космического излучения, присутствующего в естественном фоне, а также событиями наложения импульсов, если скорость счета достаточно высока. В более сложных спектрах отсчеты выше данного фотопика в основном представляют собой события комптоновского рассеяния гамма-квантов более высоких энергий.

Ж. Подъем в области низких энергий

Эта характеристика спектра, очень близкая к области «нулевой амплитуды импульса», возникает, как правило, от низкоамплитудного электронного шума в детектирующей системе, который воспринимается аналогично низкоамплитудным импульсам детектора. Существует тенденция появления такого шума при довольно высокой частоте следования импульсов и, таким образом, проявляется как явление высокой скорости счета. Электронный шум обычно отфильтровывается электронным способом, так что этот эффект обычно не подавляет показываемый спектр. В более сложных спектрах гамма-излучения, содержащих много разных энергий фотонов, черты комптоновского края и пика обратного рассеяния стремятся к «размыванию», оставляя, в основном, пики полного поглощения на относительно гладком комптоновском фоне.

Гамма-спектрометр, прибор для измерения спектра гамма-излучения. В большинстве γ- спектрометров энергия и интенсивность потока -γ-квантов определяются не непосредственно, а измерением энергии и интенсивности потока вторичных заряженных частиц, возникающих в результате взаимодействия γ-излучения с веществом. Исключение составляет кристаллдифракционный γ-спектрометр, непосредственно измеряющий длину волны -γ-излучения.

Основными характеристиками γ-спектрометра являются эффективность и разрешающая способность, обычно выраженные в %.

1.Эффективность регистрации - вероятность регистрации частиц или квантов, попадающих в чувствительный объем детектора.

2.Разрешающая способность (энергетическое разрешение) γ-спектрометра характеризует возможность разделения двух γ-линий, близких по энергии. Мерой разрешающей способности обычно служит относительная ширина линии, получаемой при измерении монохроматического γ-излучения; количественно она определяется отношением ∆E/E, где E - энергия вторичной частицы, ∆E - ширина линии на половине еѐ высоты (в энергетических единицах). Разрешение характеризует точность, с которой γ-спектрометр измеряет энергию γ-кванта. Под

разрешающей способностью обычно понимается величина , где - энергия регистрируемых моноэнергетических -квантов, а - ширина измеренной данным Г--с. - линии на половине еѐ высоты.

3.Аппаратурная линия, аппаратурный спектр – амплитудное распределение, полученное при

регистрации моноэнергетического излучения. Аппаратный спектр гамма спектрометра представляет собой распределение количества импульсов, полученных от блока детектирования в течение времени измерения, по дискретным каналам амплитудного анализатора. Форма этого распределения существенно зависит от типа детектора (сцинтиллятор, полупроводник, микроканальная пластина, и так далее), типа преобразователя

21

(ФЭУ, фотодиод, гибридный фотодиод, кремниевый ФЭУ и так далее) и характеристик амплитудного анализатора.

Эффективность регистрации частиц детектором или активность источника излучения можно найти, используя формулу:

N – число импульсов, зарегистрированных детектором; t – время измерения

– квантовый выход (-вероятность испуская той или иной энергии) А – активность источника.

20.Детекторы нейтронного излучения.

Нейтроны – незаряженные частицы, и поэтому они не вызывают прямую ионизацию. Однако, при их взаимодействии с веществом образуются вторичные ионизирующие частицы и регистрация таких частиц позволяет зарегистрировать нейтроны.

Основные типы взаимодействий, используемых для регистрации нейтронов, следующие:

реакция с бором-10, сопровождающаяся альфа-излучением;

реакция с гелием-3, сопровождающаяся испусканием протона;

упругое рассеяние на ядрах водорода.

Первые два типа взаимодействия наиболее вероятны для нейтронов с энергиями выше 0.5 эВ. Такие нейтроны находятся внизу области промежуточных нейтронов и в области тепловых нейтронов (0.025 эВ) Для регистрации быстрых нейтронов может использоваться упругое рассеяние.

Типы детекторов нейтронов

При выборе подходящего типа детектора нейтронов необходимо принимать во внимание несколько факторов:

Чтобы быстрые нейтроны провзаимодействовали с материалом детектора, их необходимо замедлить (без поглощения), используя материал-замедлитель.

Материал детектора должен иметь большое сечение взаимодействия (то есть высокую вероятность) протекания необходимой реакции для того, чтобы детекторы могли иметь не очень большие размеры.

Тяжелые заряженные частицы, образовавшиеся при взаимодействии с материалом детектора, не должны выходить из активного объема детектора.

Следующие типы детекторов нейтронов отвечают этим четырем требованиям:

Пропорциональные счетчики, наполненные трехфтористым бором,

Пропорциональные счетчики, наполненные гелием,

Пропорциональные счѐтчики на ядрах отдачи,

Пузырьковые детекторы.

Пропорциональные счетчики, наполненные трехфтористым бором

Пропорциональные счетчики, наполненные трехфтористым бором, состоят из газонаполненного пропорционального счетчика, содержащего трехфтористый бор (BF3), обогащенный по бору-10. Этот наполняющий детектор газ служит своего рода мишенью для поступающих тепловых нейтронов.

Ядра лития и альфа-частица имеют достаточную энергию, чтобы вызвать вторичную ионизацию в заполняющем детектор газе, которая может быть зарегистрирована. Отметим, что при некоторых взаимодействиях нейтронов испускается гамма-излучение с энергией 0.48 МэВ. Поэтому для разделения сигналов от падающих нейтронов и результирующего гаммаизлучения необходима соответствующая схема разделения.

Пропорциональные счетчики на основе BF3 могут использоваться для регистрации промежуточных и быстрых нейтронов (до 10 МэВ). Будучи хорошими детекторами тепловых,

22

промежуточных и быстрых нейтронов, счетчики на основе BF3 могут также использоваться в целях спектроскопии нейтронов.

Пропорциональные счетчики, наполненные гелием

Пропорциональные счетчики на основе гелия во многих отношениях похожи на счетчики, наполненный BF3. Основной механизм регистрации состоит в захвате тепловых нейтронов, но используя замедлитель, пропорциональные счетчики на основе гелия могут применяться для регистрации промежуточных и быстрых нейтронов.

Как следует из названия, пропорциональные счетчики на основе гелия используют гелий в качестве мишени и газа-наполнителя. Пропорциональные счетчики, наполненные гелием, могут использоваться для целей спектроскопии.

Пропорциональные счетчики на ядрах отдачи

В качестве механизма регистрации в пропорциональных счѐтчиках на ядрах отдачи используется упругое рассеяние на ядрах водорода. В этих счетчиках нейтроны с энергиями больше 500 кэВ регистрируются, с помощью пропорционального счетчика, наполненного водородосодержащим газом таким, как метан. Быстрый нейтрон сталкивается с ядром водорода (которое представляет собой один протон), передает ему энергию. Затем это ядро производит вторичную ионизацию.

Пузырьковые детекторы

Пузырьковые детекторы содержат микроскопические капли жидкости, диспергированной в гелеобразном материале. Налетающие нейтроны передают микрокаплям достаточно энергии, чтобы они вскипели и возникает газовый пузырек.

Доза нейтронного излучения пропорциональна плотности пузырьков, которая остается неизменной пока дозиметр не будет восстановлен.

Пузырьковые дозиметры используются в основном в индивидуальной дозиметрии. Однако, они также могут быть использованы для мониторинга окружающей среды.

23