ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение основных характеристик сцинтилляционного у-спектрометра на кристалле из "Лабораторные работы по радиохимии" Сцинтилляционный метод гамма-спектрометрии. В настоящее время на основе сцинтилляционного метода у-спектромет-рии решается много задач, связанных с исследованием у-излу-чений. К таким задачам относятся, например, определение энергии и коэффициента внутренней конверсии у-квантов, определение относительных интенсивностей у-переходов, сопровождающих радиоактивный распад ядер, изучение спектров тормозного излучения, определение абсолютной активности и оценки спектрального состава у-излучения смеси изотопов и др. Этот метод широко распространен в активационном анализе, в ускоренном анализе минерального сырья и в физико-химическом эксперименте. Задачи, решаемые на сцинтилляционном у-спект-рометре, могут быть успешно определены в том случае, когда известны характеристики спектрометра. [c.70] К основным характеристикам сцинтилляционного спектрометра относятся полная эффективность, фотоэффективность, фоточасть, светосила и энергетическое разрешение. Все эти характеристики просто определяются из распределения электрических импульсов от моноэнергетического у-излучения, которые зависят как от энергии, так и от взаимодействия излучения с веществом. При взаимодействии у-излучения с веществом сцинтиллятора выделяемая световая энергия в кристалле прямо пропорциональна энергии падающих у-квантов. Поскольку остальные элементы сцинтилляционного спектрометра можно считать линейными, амплитуда электрического импульса на выходе счет-но-анализируемой электронной схемы может служить мерой энергии регистрируемого излучения. [c.70] Это распределение зависит от механизма взаимодействия у-излученкя с веществом кристалла, от конструктивных особенностей сцинтилляционного детектора и окружающей его защиты, ФЭУ и счетно-анализируемой электронной аппаратуры. [c.71] Как известно, взаимодействие у-излучения с веществом обусловлено тремя эффектами фотопоглощением, комптоновским рассеянием и образованием пар. Для у-квантов с энергией, не превышающей 1,5 Мэе, наблюдается фотопоглощение и комп-тоновское рассеяние. Образованием пар в этой области можно пренебречь. [c.71] При энергиях у-квантов выше 1,5 Мэе процесс образования пар становится более эффективным и при дальнейшем возрастании энергии становится доминирующим. В связи с этим приняты следующие условные разделения у-квантов по энергиям малые энергии (О—1,5 Мэе) и большие энергии (1,5—20 Мэе). Естественно, что резкую границу между этими энергетическими интервалами провести нельзя. В области малых энергий аппаратурная линия однокристального сцинтилляционного у спектрометра в основном обусловлена процессами поглощения у-квантов в сцинтилляторе, а именно фотоэффектом и эффектом Комптона. [c.71] Теоретический расчет вклада рассеянного излучения в комп-тоновские распределения дает лишь очень грубое приближение. [c.72] Для оценки вклада рассеянного излучения лучше пользоваться экспериментальными данными. Вклад рассеянного излучения в непрерывное комптоновское распределение тем больше, чем ближе источник у-излучения находится к кристаллу и чем больше размер его. [c.73] Искажения у пектра от моноэнергетического излучения можно наблюдать и за счет других причин. В низкоэнергетической области спектра можно наблюдать искалсения за счет ре , гистрации характеристического рентгеновского излучения от защиты. Так как это излучение возникает на основе фотоэффекта, вероятность которого возрастает с увеличением порядкового номера элемента, то это необходимо учитывать при конструировании кожуха и защитного экрана спектрометрического сцинтилляционного детектора. Если в качестве защитного материала используется свинец, то в низкоэнергетической области спектра появляется пик от характеристического излучения свинца с энергией приблизительно 0,080 Мэе. Для снижения этого вида паразитного излучения используется набор экранов. Обычно для подавления характеристического излучения свинца используются экраны из кадмия толщиной около 1 мм и меди толщиной 0,15 мм. [c.73] Другим источником искажения спектра от моноэнергетического у-излучения является уход фотоэлектронов и характеристического рентгеновского излучения иода из кристалла Nal(Tl). При фотоэлектрическом поглощении у-квантов в кристалле Nal(Tl) энергия полностью передается одному из орбитальных электронов атома, главным образом, /С-электрону. Если такое поглощение происходит вблизи поверхности кристалла, фотоэлектрон, обладающий энергией Ву —Вк, может выйти из кристалла, потеряв в нем часть своей энергии (здесь Ек — энергия связи i -электрона в атоме). [c.73] В области больших энергий эти пики обычно не разрешены и роль ухода характеристического у-рентгеновского излучения иода кристалла Nal(Tl) сводится к увеличению асимметрии пика полного поглощения. Искажения аппаратурной линии спектрометра, связанные с уходом фотоэлектронов и характеристического рентгеновского излучения иода кристалла, оцениваются так называемым краевым эффектом. Когда используют источники, испускающие -у-кванты в каскаде, имеется значительная вероятность зарегистрировать их как один импульс с амплитудой, равной сумме амплитуд импульсов, создаваемых каждым V-квантом. [c.74] Регистрируемое у-излучение источника 1 создает сцинтилляции в кристалле Nal(Tl) 2, которые при помощи фотоэлектронного умножителя 3 преобразуются в импульсы напряжения. Выходные импульсы напряжения с анода фотоэлектронного умножителя через катодный повторитель 4 подаются на линейный усилитель 5. Линейно усиленные импульсы напряжения с выхода усилителя поступают иа вход дифференциального амплитудного дискриминатора 5. Выделенные но амплитуде импульсы напряжения с дискриминатора поступают на пересчетную схему 7. Для питания фотоэлектронного умножителя используется высоковольтный стабилизированный выпрямитель 8. [c.75] Наилучшее разрешение сцинтилляционного спектрометра достигается при ЯС хо- Однако надо иметь в виду, что чрезмерное увеличение постоянной времени анодной цепи ФЭУ существенно снижает быстродействие спектрометра. На практике величину постоянной времени выбирают раз в 5—10 больше длительности сцинтилляции кристалла. [c.79] Следует отметить и неодинаковую чувствительность в различных частях фотокатода, которая также снижает разрешающую способность ФЭУ, особенно при больших площадях фотокатода. Однако неравномерность чувствительности фотокатода до 10% несущественно ухудшает энергетическое разрешение спектрометра. [c.79] На разрешение спектрометра существенно влияют флуктуации питающего напряжения, вследствие чего изменение питающего напряжения на динодах ФЭУ не должно превышать 0,01%. При завышенном питающем напряжении ухудшается разрешение спектрометра за счет влияния темповых токов ФЭУ. Питающее напряжение не должно быть выше напряжения, соответствующего минимальному отношению амплитуд темновых импульсов к коэффициенту усиления ФЭУ. [c.79] Коэффициент усиления линейного усилителя К= Рабочее напряжение на ФЭУ /рай=. ... [c.80] Результаты измерений гамма-спектра. ... [c.80] По табличным данным построить у-спектры п=/(Л к) для источников цезия-137 и кобальта-60 при /г=10 см и к=0 см. Объяснить все пики на аппаратурных линиях снятых у-спектров. [c.81] По формуле (1) найти максимальную энергию электронов отдачи, возникающих при эффекте Комптона, и сравнить ее с энергией, которая соответствует краю комптоновских распределений на снятых у-спектрах. [c.81] По формуле (2) найти энергию рассеянных у-квантов при угле 180° и сравнить ее с энергией, которая соответствует пикам обратного рассеяния на снятых энергетических спектрах. Объяснить, почему пик полного поглощения для у-линий кобальта-60 с энергией - = 1,17 Мэе на энергетической шкале спектрометра имеет заниженное значение по сравнению с у-линией с энергией = 1,33 Мэе. [c.81] Вернуться к основной статье