|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Гамма-спектрометр | Гамма-спектрометр (далее Г) прибор для измерения спектра гамма-излучения. В большинстве Г-с. энергия и интенсивность потока -g-квантов определяются не непосредственно, а измерением энергии и интенсивности потока вторичных заряженных частиц, возникающих в результате взаимодействия g-излучения с веществом. Исключение составляет Г-с., непосредственно измеряющий длину волны -g-излучения (см. ниже).
Основными характеристиками Г-с. являются эффективность и разрешающая способность. Эффективность определяется вероятностью образования вторичной частицы и вероятностью ее регистрации. Разрешающая способность Г-с. характеризует возможность разделения двух гамма-линий, близких по энергии. Мерой разрешающей способности обычно служит относительная ширина линии, получаемой при измерении монохроматического g-излучения; количественно она определяется отношением DE/E, где E - энергия вторичной частицы, DE - ширина линии на половине ее высоты (в энергетических единицах) (см. Ширина спектральных линий).
В Г-с. вторичные частицы возникают при поглощении g-квантов в т. н. радиаторе; их энергия измеряется так же, как и в бета-спектрометре (рис. 1).
Величина поля Н в спектрометре и радиус r кривизны траектории электронов определяют энергию e электронов, регистрируемых Если радиатор изготовлен из вещества с малым номером, то вторичные электроны образуются в основном в результате комптон-эффекта, если радиатор изготовлен из тяжелого вещества ( а энергия g-квантов невелика, то вторичные электроны будут возникать главным образом вследствие фотоэффекта. При энергиях hv ³ 1,02 Мэв становится возможным образование гамма-квантами электронно-позитронных пар. На рис. 2 изображен парный Г-с. Образование пар происходит в тонком радиаторе, расположенном в вакуумной камере. Измерение суммарной энергии электрона и позитрона позволяет определить энергию -g-кванта. Г-с. обладают высокой разрешающей способностью (обычно порядка 1% или долей %), однако эффективность таких Г-с. невелика, что приводит к необходимости применять источники g-излучения высокой активности.
В сцинтилляционных Г-с. вторичные электроны возникают при взаимодействии g-квантов со сцинтиллятором (веществом, в котором вторичные электроны возбуждают флюоресценцию). Световая вспышка преобразуется в электрический импульс с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ, рис. 3), причем величина сигнала, создаваемого ФЭУ, пропорциональна энергии электрона и, следовательно, связана с энергией g-кванта. Для измерения распределении сигналов по амплитуде используются специальные электронные устройства - амплитудные анализаторы (см. Ядерная электроника).
Эффективность сцинтилляционного Г-с. зависит от размеров сцинтиллятора и при не очень большой энергии может быть близка к 100%. Однако его разрешающая способность невысокая. Для g-квантов с энергией 662 кэв DE/E ³ 6% и уменьшается с увеличением энергии E примерно как E-1/2 (подробнее см. Сцинтилляционный спектрометр).
Действие полупроводниковых Г-с. основано на образовании g-излучением в объеме полупроводникового (обычно с примесью ) электронно-дырочных пар. Возникающий при этом заряд собирается на электродах и регистрируется в виде электрического сигнала, величина которого определяется энергией g-квантов (рис. 4). Полупроводниковые Г-с. обладают весьма высокой разрешающей способностью, что обусловлено малой энергией, расходуемой на образование одной электронно-дырочной пары. Для hv = 662 кэв DE/E ~ 0,5%. Эффективность полупроводниковых Г-с. обычно ниже, чем сцинтилляционных Г-с., т. к. g-излучение в поглощается слабее, чем, например, в сцинтилляционном NaJ. Кроме того, размеры используемых полупроводниковых пока еще невелики. К недостаткам полупроводниковых Г-с. следует отнести также необходимость их охлаждения до температур, близких к температуре жидкого (подробнее см. Полупроводниковый спектрометр).
Наивысшую точность измерения энергии g-квантов обеспечивают Г-с., в которых непосредственно измеряется длина волны g-излучения. Такой Г-с. аналогичен приборам для наблюдения дифракции рентгеновских лучей. Излучение, проходя через кварца или отражается плоскостями в зависимости от его длины волны под тем или иным углом и регистрируется фотоэмульсией или счетчиком фотонов. Недостаток таких Г-с. - низкая эффективность.
Для измерения спектров g-излучения низких энергии (до 100 кэв) нередко применяются пропорциональные счетчики, разрешающая способность которых в области низких энергий значительно выше, чем у сцинтилляционного Г-с. При hv > 100 кэв пропорциональные счетчики не используются из-за слишком малой эффективности. Измерение спектра g-излучения очень больших энергий осуществляется с помощью ливневых которые измеряют суммарную энергию частиц электронно-позитронного ливня, вызванного g-kвантом высокой энергии. Образование ливня обычно происходит в радиаторе очень больших размеров (которые обеспечивают полное поглощение всех вторичных частиц). Вспышки флюоресценции (или черенковского излучения) регистрируются с помощью ФЭУ (см. Черенковский счетчик).
В некоторых случаях для измерения энергии g-квантов используется процесс фоторасщепления дейтрона. Если энергия g-кванта превосходит энергию связи дейтрона (~ 2,23 Мэв), то может произойти расщепление дейтрона на протон и нейтрон. Измеряя кинетич. энергии этих частиц, можно определить энергию падающих g-квантов.
Лит.: Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, пер. с англ., под ред. К. Зигбана, в. 1, М., 1969; Методы измерения основных величин ядерной физики, пер. с англ., М., 1964; Калашникова В. И., Козодаев М. С., элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, ч. 1).
В. П. Парфенова, Н. Н. Делягин.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
