Основные параметры спектрометра

Линейность функции преобразования спектрометра характеризует степень близости к линейному закону зависимости между энергией гамма квантов и номером канала максимума К_Ц пиков полного поглощения в аппаратурном спектре. Априори, эта зависимость предполагается линейной

, (2.8)

где a и b - параметры линейной функции преобразования, определяемые методом наименьших квадратов по результатам калибровки спектрометра. Количественную оценку возможного отклонения функции преобразования спектрометра от линейного закона и обусловленной этим обстоятельством погрешность определения Е_γ по формуле (2.8) оценивают по специальной методике (см., например, [4]).

Рекомендованная методика оценки погрешности определения Е_γ по формуле (2.8) реализована в программе LINE (см. стр. 60).

Примечание: Сцинтилляторы и ППД линейно преобразуют энергию быстрого электрона в выходной сигнал. Нелинейность может возникнуть в канале передачи информации (в фотоэлектронном умножителе, формирователе сигналов, усилителе) от детектора к преобразователю сигналов из аналоговой формы в цифровую и в самом преобразователе.

Энергетическая разрешающая способность спектрометра характеризует возможность с помощью спектрометра различать соседние пики полного поглощения в аппаратурном амплитудном спектре. Разрешающую способность выражают в энергетических единицах

(2.9)

или в относительных единицах

, (2.10)

где: b - параметр линейной градуировочной зависимости (2.8);

ПШПВ_Е = b*ПШПВ_К – полная ширина на половине высоты, выраженная в

энергетических единицах.

Мертвоe время – время блокировки входа спектрометра в течение которого производится преобразование аналогового сигнала в цифровой код и запись его в память ЭВМ . Чем меньше это время, тем меньше потери счета. Проблемы возникают, если мертвое время АЦП относится к продлевающемуся типу, то есть зависит от амплитуды измеряемого аналогового сигнала. В этом случае потери счета зависят также и от формы измеряемого спектра. Для учета мертвого времени (точнее, для внесения учитывающих потерю счета поправок) используют аппаратные возможности АЦП, вводят в детектор источник гамма излучения известной интенсивности или подмешивают в спектр периодические сигналы с постоянной частотой и постоянной амплитудой (метод генераторного пика).

Сигналы, поступающие с генератора или калиброванного источника, блокируются точно также, как и сигналы от гамма квантов. Измерив образовавшийся в аппаратурном спектре пик (генераторный пик или пик полного поглощения калиброванного источника), определяют поправку на “мертвое время”:

, (2.11)

где: S⁰_ГП – площадь пика при измерении без источника гамма квантов;

S _ГП - площадь пика при измерении с источником гамма квантов;

Эффективность регистрации гамма квантов детектором

, (2.12)

где: S - площадь пика полного поглощения, пропорциональная числу зарегистрированных частиц в пике полного поглощения;

- поправка на “мертвое время” ;

A₀ - активность источника на момент аттестации, Бк;

w - абсолютная интенсивность (выход) гамма квантов на один распад, отн. ед;

t - длительность измерения спектра, с;

λ - постоянная распада источника, лет^-1 ;

T - время, прошедшее от момента аттестации источника, лет;

В процессе калибровки спектрометра (определения его параметров) используют образцовые спектрометрические источники гамма излучения (ОСГИ). Комплект таких источников - обязательная принадлежность спектрометрической лаборатории. Комплект состоит из набора аттестованных гамма источников, для которых с высокой точностью определены активность, период полураспада, энергия испускаемых гамма линий, абсолютная интенсивность (выход) каждой линии на распад.

Для каждого источника (каждой энергии гамма квантов) измеряют и обрабатывают пик полного поглощения (определяют параметры спектрометра при энергии гамма квантов, соответствующих этому пику). Затем весь массив данных по каждой характеристике аппроксимируют подходящей функцией от энергии гамма квантов.

Зависимость энергетической разрешающей способности от энергии гамма квантов можно аппроксимировать функцией [5]

, (2.13)

где B= 12 … 15 для кристаллов NaJ(Tl) и CsJ(Tl) диаметром и высотой 80 … 100 мм.

Для аппроксимации зависимости эффективности от энергии гамма излучения в [6] предложен полином

. (2.14).

Формула (2.14) проверена до N = 9 и дает удовлетворительные результаты при N= 3 и 4. Интерполяционная процедура с использованием этой формулы реализована в программе DVLPEFF(см. стр. 60).

Спектрометры гамма излучения комплектуют специальными спектрометрическими детекторами гамма квантов.