2. Определение разрешающее время счетного канала методом двух источников.

Разрешающее время счетного канала – минимальный интервал между двумя последовательными импульсами, при котором регистрируется каждый из них. При меньшем интервале регистрируется только один импульс, то есть возникают просчеты.

Установить выбранные рабочее напряжение и уровень дискриминации.

Измерить скорость регистрации нейтронов с установленным в установке источником нейтронов: n₁ =

Ввести в установку дополнительный источник и измерить скорость регистрации нейтронов с двумя источниками: n₁₂ =

Удалить из установки первый источник и измерить скорость регистрации нейтронов со вторым источником: n₂ =

Разрешающее время определить по формуле

Оценить погрешность τ_р.

(1.1.2)

Оценить относительную величину просчетов при скорости регистрации нейтронов n = 5000 c^-1:

. , (1.1.3)

где n – измеренная скорость регистрации нейтронов;

- истинная, поправленная на просчеты, скорость регистрации нейтронов.

Составить отчет о проделанной работе.

2. Спектрометрия гамма-излучения

Спектрометр гамма излучения - прибор для измерения дифференциального энергетического распределения гамма излучения. Эту зависимость, сокращенно, называют (энергетическим) спектром гамма излучения.

Спектрометр гамма излучения широко используют для обнаружения, идентификации и определения количества радиоактивных ядер – продуктов ядерных реакций в образцах, облученных в нейтронном поле. Возбужденные ядра излучают строго индивидуальные дискретные спектры гамма квантов. Обнаружение в спектре характерного набора энергий гамма квантов позволяет идентифицировать излучающие возбужденные ядра, а интенсивность этих линий пропорциональна числу излучающих ядер в исследуемом образце.

Физические основы гамма спектрометрии

Задачу детектирования гамма квантов решают посредством сведе́ния её к хорошо разработанным методам детектирования заряженных частиц [1, 2, 3], возникающих при взаимодействия гамма квантов с веществом.

Имеются три вида взаимодействий гамма излучения с веществом [1, 2, 3], в которых появляются быстрые электроны:

• рассеяние гамма квантов на электронах (Комптон эффект),

• поглощение гамма квантов атомом (фотоэффект),

• образование электрон-позитронных пар.

Вероятность взаимодействия характеризуют линейным коэффициентом поглощения

, (2.1)

где μ_к, μ_п и μ_фэ, соответственно, парциальные линейные коэффициенты поглощения гамма квантов вследствие Комптон эффекта, образования электрон-позитронных пар и фотоэффекта. Эти коэффициенты зависят от энергии гамма квантов Е_γ, концентрации ядер N и заряда ядер Z:

(2.2)

при Е_γ > 1,02 МэВ (2.3)

(2.4)

Комптон эффект – рассеяние гамма квантов на электронах При рассеянии энергия гамма кванта лишь частично передается электронам отдачи, энергия которых Е_е, в зависимости от параметра удара, попадает в диапазон от 0 до некоторого максимального значения Е_е^макс<Е_γ.

Образование электрон - позитронной пары возможно при Е_γ >1,02 МэВ. Кинетическая энергия электрона и позитрона Е_е-р = Е_γ - 1,02 МэВ выделяется в детекторе. Замедленный позитрон аннигилирует с электроном. Энергия аннигиляции выделяется в виде двух аннигиляционных фотонов с энергией 511 кэВ, разлетающихся в противоположных направлениях. В зависимости от степени поглощения аннигиляционных фотонов в детекторе будет выделяться энергия в диапазоне от Е_e-р до Е_γ.

Фотоэффект – поглощение гамма кванта электроном, находящимся в поле ядра, сопровождающееся выбиванием электрона с одной из низколежащих электронных оболочек (например, К оболочки) атома. Энергия выбитого электрона Е_е = Е_γ - W_e меньше энергии гамма кванта Е_γ на величину энергии связи электрона на этой оболочке W_e. Освободившаяся вакансия замещается электроном с вышерасположенных оболочек. Энергия связи замещающего электрона высвобождается посредством испускания электронов Оже или характеристического рентгеновского излучения. Эти фотоны также могут поглощаться на более высоких атомных оболочках. Суммарная кинетическая энергия электронов, образовавшихся в этих процессах, практически равна энергии гамма кванта Е_γ.

Вышесказанное позволяет сделать вывод, что фотоэффект – предпочтительный процесс взаимодействия гамма кванта с веществом для определения его энергии. Для обеспечения максимальной вероятности фотоэффекта (2.4) в детекторе гамма квантов следует использовать вещество с бо́льшим зарядом ядра Z.