9.1. Детекторы гамма-излучения
Чувствительность и разрешающая способность радиоизотопных исследований зависят не только от характеристик РФП, но и от средств регистрации -излучения. Первичные преобразователи интенсивности -излучения в электрический сигнал называют детекторами гамма-излучения. Получили распространение три вида детекторов.
Газонаполненная ионизационная камера – герметичный стеклянный или металлический сосуд (зачастую цилиндрической формы) с двумя изолированными электродами, заполненный инертным газом с высоким атомным номером. Ионизационную камеру включают в цепь высоковольтного (150…1000 В) источника постоянного тока. При воздействии высокоэнергетического излучения происходит ионизация газа между электродами и в цепи протекает импульсный ток, причем количество импульсов пропорционально числу квантов или частиц ионизирующего излучения. Детекторы этого вида позволяют регистрировать все виды ионизирующих излучений, однако имеют малую чувствительность для спектра гамма-излучения и большую общую инерционность и поэтому получили распространение как универсальные детекторы в устройствах дозиметрии.
Полупроводниковые детекторы – приборы на основе соединений германия и кремния, использующие возникновение электронно-дырочной проводимости при поглощении ионизирующего излучения. Обладают высокой чувствительностью и разрешающей способностью (несколько килоэлектронвольт), однако при комнатных температурах имеют очень большой уровень шумов. Для получения приемлемого соотношения сигнал – шум полупроводниковые детекторы требуют предварителного охлаждения до низких температур уровня жидкого азота и даже гелия.
Сцинтилляционные (люминесцентные) детекторы – это устройства, использующие вещества, которые излучают свет в видимом (или вблизи него) диапазоне при поглощении ионизирующего излучения. Световой выход пропорционален поглощенной энергии излучения. Высокие чувствительность и быстродействие сцинтилляционных детекторов в гамма-диапазоне достигаются применением фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) при согласовании спектра сцинтилляции и спектральной чувствительности ФЭУ. Для -квантов с энергией 100…200 кэВ получают максимальный коэффициент преобразования 10 – 20 %. В качестве материала первичного преобразователя преимущественно используют монокристаллы NaI(Tl), а также германат висмута BiGeO и фторид бария BaF2.
Из рассмотренных выше детекторов в аппаратуре радиоизотопных исследований нашли применение сцинтилляционные детекторы. На их основе разработаны специальные устройства – гамма-камеры (рис. 9.1.)
Пространственную селекцию излучения в гамма-камере осуществляют коллиматоры – свинцовые толстые пластины с множеством отверстий малого диаметра. Направление отверстий соответствует ходу лучей в оптических линзах, поэтому подобно тому, как это принято в оптике, коллиматоры делят на собирающие, рассеивающие (увеличивающие), параллельные.
Рис. 9.1. Устройство гамма-камеры