Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
244 (п, За)-реакция. Пунктиром на рис. 7.12, в показана функция отклика в масштабе энергий протонов отдачи G (E, Ep). В этом случае (En = 4 Мэв) G (Е, Ep) очень близка к расчетному спектру протонов отдачи.
В заключение опишем функцию G (Е, V) для кристалла 6LiI1 облучаемого нейтронами низких энергий. Для нейтронов низких энергий основной процесс взаимодействия в кристалле—это реакция eLi(п, а) Т. Кинетические энергии а-частицы и тритона равны сумме энергии реакции (4,78 Мэв) и энергии нейтрона. Пока энергия нейтронов мала по сравнении с энергией реакции (в 20 раз меньше), G (?, У) представляет собой максимум (с относительной шириной около 10%), положение которого не зависит от энергии нейтронов. Таким образом, с помощью амплитудной селекции можно регистрировать нейтроны низких энергий, избавляясь в значительной степени от импульсов, созданных у-квантами.
7.4.5 Эффективность сцинтилляционных счетчиков
Эффективность сцинтилляционных счетчиков можно рассчитать сравнительно просто и с достаточной для многих приложений точностью. Рассмотрим сцинтиллятор в виде цилиндра, на продолжении оси которого находится источник моноэнергетических у-квантов. По определению эффективность есть отношение числа зарегистрированных импульсов к числу частиц, попавших в детектор. Число квантов, попавших в кристалл, определится телесным углом, ограниченным углом @0
(рис. 7.13), т. е. А / sin 0 d©/2
о
квантов попадет в сцинтиллятор, где А — число квантов, испускаемых источником изотропно по всем направлениям. Вероятность регистрации фотона, движущегося в направлении ©, равна [1 — ехр (—I (0) ц)], где I — путь у-кван-та в сцинтилляторе; ц — полный линейный коэффициент ослабления у-квантов в веществе сцинтиллятора. Очевидно, что для указанной геометрии эффективность запишется в следующем виде:
2 Jt O0
A J dq> J (l-e-'(9>Jl)sin0rfe/4Ji =-2-8-S--• (7-30)
во
Aj sin 0 dQ/2 о
Полученное значение эффективности справедливо в том случае, если регистрируется каждый импульс, появившийся в результате
Рис. 7.13. К расчету эффективности сцинтилляционного счетчика
245 взаимодействия у-кванта с кристаллом. Если у регистрирующей системы есть порог срабатывания Vb, то эффективность регистрации
Для определения s (Vb) необходимо знать G (Е, V). Если расчет sd можно произвести всегда достаточно уверенно, поскольку величины ц (E) известны с погрешностью 1 1,5%, а размеры кристалла и его плотность также можно определить с необходимой точностью, то расчет G (Е, V) оказывается сложной задачей. Расчет эффективности регистрации нейтронов по ядрам отдачи водорода проводится аналогичным образом.
При регистрации у-квантов сцинтилляционными счетчиками с неорганическими кристаллами часто используют понятие эффективности по фотопику. Функция G (Е, V) для неорганических кристаллов и энергий у-квантов ниже 4 — 5 Мэв обычно имеет четко выраженный пик полного поглощения (фотопик). Эффективность по фотопику определяется как отношение числа импульсов, зарегистрированных в пике полного поглощения (фотопике), к числу квантов, попавших в кристалл. На рис. 7.12, а показана функция G (Е, V) для кристалла NaI (Tl) и у-квантов с энергией 1,12 Мэв. Обозначая площадь под фотопиком 5ф, а всю площадь подфункцией G (Е, V) величиной S, получаем
где Єф — эффективность по фотопику.
Эффективность регистрации сцинтилляционным счетчиком у-квантов и нейтронов довольно большая. Так, для кристалла NaI (Tl) диаметром и высотой 40 мм для параллельного пучка у-квантов с энергией 5 Мэв sd да 0,35, а для у-квантов с энергией 0,5 Мэв Sd да 0,7. Отношение S^IS для такого кристалла при энергии у-квантов 4,5 Mэв составляет примерно 0,2, а при энергии 0,66 Мэв — около 0,5. Эффективность регистрации нейтронов с энергией 10 Мэв кристаллом стильбена высотой и диаметром 30 мм составляет около 10%. При энергии нейтронов 1 Мэв
1. Сцинтилляционный метод в радиометрии. Под ред. Б. В. Рыбакова. M., Госатомиздат, 1961. Авт.: В. О. Вяземский, И. И. Ломоносов и др.
2. Чечик Н. О., Файнштейн С. M., ЛифшицТ. М. Электронные умножители. M., Гостехиздат, 1957.
3. Бирке Д. Сцинтилляционные счетчики. Пер. с англ. M., Изд-во иностр. лит., 1955.
ЄФ — ??^?/5,
(7.32)
sd да 0,45.
Список литературы
246 ГЛАВА 8
ТРЕКОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
К трековым приборам относят устройства, в которых заряженные частицы в результате взаимодействия изменяют состояние вещества детектора таким образом, что делают видимыми следы {треки) заряженных частиц. В пересыщенном паре при определенных условиях ионы являются центрами конденсации и на них вырастают капельки жидкости, видимые невооруженным глазом. Это явление—конденсация пара на ионах — положено в основу работы камер Вильсона. В перегретой жидкости ионы являются центрами кипения. Заряженные частицы в такой жидкости оставляют след в виде цепочки газовых полостей (пузырьков). На этом явлении и основана работа пузырьковых камер. В фотопластинках заряженные частицы в результате ионизации создают центры проявления. Таким образом образуется скрытое изображение трека, которое после проявления становится видимым. Сравнительно недавно появились новые трековые приборы — искровые камеры. В них электрический пробой между электродами происходит вдоль направления движения заряженной частицы, что позволяет определить направление движения частицы.
