Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
ах = еАх, а3 = гA3 (10.3)
следует
Ax = axAJa3, (10.4)
и таким образом, неизвестную активность Ax можно определить по непосредственно измеряемым при эксперименте показаниям детектора ах и аэ и заранее известной величине Aa. Ниже рассматриваются, главным образом, абсолютные методы измерений.
Метод малого телесного угла. Если изотропный точечный источник излучения И и детектор Л расположены относительно друг дру-
307- га так, как показано на рис. 10.1, то вероятность попадания частицы в детектор определится отношением телесного угла AQ, под которым детектор виден из точки расположения источника, к 4л. Это
отношение называется обычно геомет-рическим фактором и обозначается бук-
I J G= да.4л. (10.5)
/
Вероятность того, что частица вылетит
Рис. 10.1. Расположение ис- в СХОр0ну детектора и будет им зареги-
точника Я) и детектора гтпипп„яня пяиня пппичирпрнию р g (Д) при измерениях с Ma- стрирована равна произведению єдо,
лыми телесными углами где єд — собственная эффективность детектора. Чтобы получить эффективность установки є, в это выражение необходимо ввести ряд поправок на некоторые побочные эффекты: самопоглсщение частиц в источнике, поглощение и рассеяние частиц в воздухе на пути к детектору и др. Эти поправки вводятся добавлением соответствующих множителей /і> /г. ---і /п> которые зависят от вида излучения и конкретных условий проведения эксперимента. Окончательно
є = BaGfJ2...fn. (10.6)
і Сведения о собственной эффективности детекторов различных типов приводились в предществующих главах. Способы расчета коэффициентов ft для некоторых специальных случаев рассматриваются ниже. Что касается телесного угла Дй, необходимого для нахождения геометрического фактора G, то в самом общем случае его можно найти интегрированием по поверхности детектора. Для некоторых частных случаев существуют упрощенные формулы. Так, для круглого детектора (сферического или расположенного торцом к источнику цилиндрического):
ДЙ = 2я(1 — 1/Vl— D2/4d2), (10.7)
где d—¦ расстояние между детектором и источником;'/) — апертур-ный диаметр.
В случае протяженного (неточечного) источника, размеры которого сравнимы с величинами dnD, определение фактора G значительно сложнее, и даже в наиболее простых случаях используемые приближенные формулы имеют довольно громоздкий вид.
Метод 4я-геомеірии. Трудности нахождения телесного угла Дй с достаточной для проведения абсолютных измерений точностью привели к попыткам создания детектора, рабочее тело которого полностью, со всех сторон окружало бы исследуемый источник. В такой детектор попадали бы все частицы, вылетающие из источника по любым направлениям в пределах полного телесного угла 4я, откуда данный метод и получил свое название. Заметим, что в случае
308- идеальной 4л-геометрии G=I. Примерами реализации условий, приближающихся к 4л-геометрии, являются введение радиоактивного вещества в наполняющую смесь газоразрядного счетчика или камеры (эту разновидность метода называют также методом внутреннего газового счета или методом счетчиков внутреннего наполнения), расположение тонкого пленочного источника между двумя кристаллами сцинтилляционных счетчиков, помещение источника у-квантов или нейтронов в бак с детектирующим веществом и многие другие. Промежуточный между двумя только что рассмотренными методами измерений —¦ метод 2л-геометрии, при котором источник располагается на ^плоскости, отделяющей рабочее тело детектора от окружающей среды. В этом случае G равно 0,5.
Метод совпадений. Если при одном акте распада образуется две (или больше чем две) частицы, то активность можно определить регистрацией совпадений импульсов от двух независимых детекторов. Суть этого метода сводится к следующему.
Пусть для определенности при каждом акте распада испускаются ?-частица и у-квант. Пусть, далее, недалеко от источника расположено два детектора, один из которых регистрирует только ?-ча-стицы, а другой —¦ только у-кванты. Скорости счета этих детекторов определятся (10.2), а именно:
Если импульсы от обоих детекторов подать на схему совпадений, то при отсутствии угловой корреляции между направлениями вылета ?-частиц и у-квантов число регистрируемых совпадений
Таким образом, активность источника оказалась выраженной толь-, ко через измеряемые на опыте скорости счета детекторов и число совпадений, а неизвестные эффективности регистрации Ep и ev сократились. Однако при проведении конкретных измерений и в этом случае требуется введение некоторых поправок, которые обсуждаются в соответствующих местах ниже.
Калориметрический метод. Если известна энергия распада Q, то активность источника можно определить по интегральному тепловому эффекту, измеряемому обычным калориметром. Следует только иметь в виду, что излучение помещенного в калориметр источника может частично проникать через его стенки и уносить некоторую долю энергии в окружающее пространство. Обозначая
Op = Ef5 Л;
Qy Є у А,
(10.8) (10.9)
o?v = єіз ev а-
Из трех последних соотношений следует
