Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Основы экспериментальных методов ядерной физики" -> 102

Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. , Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики — М.: Атомиздат , 1977. — 528 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviexperementalnihmetodovyader1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 96 97 98 99 100 101 < 102 > 103 104 105 106 107 108 .. 232 >> Следующая


Рис. 7.10. Зависимость логарифма коэффициента усиления ФЭУ от разности потенциалов между динодами

231 При резких изменениях среднего тока в ФЭУ скачком меняется коэффициент усиления. Медленные и скачкообразные изменения коэффициента усиления тем меньше, чем меньше средние токи в ФЭУ. Более стабильны ФЭУ со сплавными динодами. Наибольшую стабильность имеют жалюзные фотоумножители.

Коэффициент усиления Mзависит и от многих внешних причин: напряжения (см. рис. 7.10), температуры и напряженности магнитного поля. Поскольку M резко зависит от напряжения питания, то источники напряжения должны обладать высокой стабильностью. Если необходима стабильность M с погрешностью 0,5%, то постоянство напряжения должно быть с погрешностью в л [1 — —- U,' (п Uмакс)! Pa3 меньшей (п — число каскадов усиления; U/(tiUKaKC) — обычно около 0,1—0,2). В этом можно убедиться, дифференцируя (7.11). Коэффициент усиления ФЭУ изменяется на ±0,5% при изменении температуры на ГС. Магнитное поле оказывает сильное влияние на ФЭУ, в которых имеются фокусирующие электроды и производится фокусировка электронов с динода на динод. Магнитное поле Земли может влиять на ФЭУ, если они не экранированы. Жалюзные ФЭУ практически не чувствительны к магнитным полям вплоть до напряженности несколько эрстед.

Устранение внешних причин, влияющих на стабильность коэффициента усиления ФЭУ, не представляет особых трудностей. Но в процессе физических измерений интенсивность излучения может изменяться, и это приведет к дрейфу коэффициента усиления, связанного с процессами утомления. В таких случаях применяют специальные схемы стабилизации с обратной связью. Идея одной из таких схем стабилизации заключается в сравнении двух токов. Фотокатод ФЭУ подсвечивают с помощью неоновой разрядной лампы, ток которой однозначно связан с яркостью ее свечения. Ток, идущий через неоновую разрядную лампу, сравнивают с током, проходящим через фотоумножитель, возникший от подсветки. Если меняется коэффициент усиления ФЭУ в силу каких-либо причин, то изменяется и соотношение между сравниваемыми токами. Это позволяет автоматически менять коэффициент усиления усилителя и тем самым компенсировать изменение коэффициента усиления ФЭУ.

Шумы фотоумножителей. На выходе полностью затемненного ФЭУ, находящегося под напряжением, всегда есть импульсы шума. Их появление обусловлено: 1) термоэлектронной эмиссией фотокатодов и динодов; 2) флуктуацией тока утечки; 3) автоэлектронной (холодной) эмиссией; 4) ионной и оптической обратными связями и 5) радиоактивностью.

Наличие шумовых импульсов не позволяет регистрировать вспышки света малой интенсивности. Рассмотрим причины возникновения импульсов шума и оценим их.

При нормальной температуре с 1 см2 сурьмяно-цезиевого фотокатода в результате термоэмиссии испускается около IO5 электронов.

232 Следовательно, на выходе ФЭУ будет примерно IO6 имп/сек (если площадь фотокатода около 10 см2) с амплитудой приблизительно MelC. Конечно, это очень большое число импульсов, но их амплитуда оказывается малой в сравнении с амплитудами импульсов, возникающих при регистрации излучения, которую можно вычислить по (7.3).

Если принять конверсионные эффективности сцинтиллятора и фотокатода равными 5%, то одноэлектронный импульс на фотокатоде вызовет частица с энергией 1 кэв. Но электроны термоэмиссии появляются случайно во времени, поэтому имеется конечная вероятность появления нескольких электронов в заданном временном интервале. При регистрации излучения основная часть электронов появляется за время порядка времени высвечивания сцинтиллятора т. Поэтому соотношение между шумовыми импульсами и импульсами, созданными излучением, будут существенно зависеть от времени высвечивания сцинтиллятора т и конверсионных эффективно-стей сцинтиллятора и фотокатода. Оценим количество одно-, двух-и т. д. электронных импульсов для т = IO-7 сек при заданных выше условиях. Вероятность появления т электронов в интервале т при их среднем числе IO6 электрон/сек определится [см. (5.77)] следующим образом: (0,l)m_1 е-0'1/ (т— 1)!. Таким образом, на выходе ФЭУ будет IO6 имп/сек с амплитудой Jte/С, IO5 имп/сек с амплитудой 2M е/С и т. д. С амплитудой 10 MeiС будет всего лишь IO-8 импісек. Но для т= \0~асек импульсов с амплитудой 10 Mе/С будет 0,5 импісек. Итак, скорость счета импульсов фона зависит от постоянной времени выхода ФЭУ и достаточно резко падает с ростом амплитуды.

Вклад в шумы ФЭУ термоэмиссии динодов меньше. Это связано, во-первых, с меньшей площадью динодов в сравнении с площадью фотокатодов и, во-вторых, с тем, что амплитуда импульса на аноде ФЭУ, созданная термоэлектроном с каждого последующего динода, уменьшается в ае раз. Кроме того, в ФЭУ со сплавными динодами их термоэмиссией можно пренебречь, поскольку она во много раз меньше термоэмиссии фотокатода.

Импульсы шума возникают и за счет токов утечки. Сопротивление изоляции между анодом и другими электродами в ФЭУ при комнатной температуре IO8— IO9 ом. При обычных U та 1-^2 кв ток утечки составляет 1—20 мка. Определим порядок величин импульсов шума, обусловленных флуктуацией тока утечки, считая, что дисперсия в числе зарядов в интервале времени т равна числу зарядов. Тогда стандартное отклонение'в числе зарядов будет примерно равно VW • IO18 VUt/R. При токе U/R = 20 мка их= Ю-8 сек это отклонение приблизительно равно IO4 зарядов. Такие амплитуды импульсов становятся сравнимыми с импульсами шума, определенными термоэмиссией фотокатода, когда коэффициент усиления ФЭУ меньше или порядка IO4. При малых напряжениях на ФЭУ вклад импульсов шума, характеризуемых флуктуацией токов утечки, может быть определяющим, а при больших напряжениях основной вклад
Предыдущая << 1 .. 96 97 98 99 100 101 < 102 > 103 104 105 106 107 108 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed