Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Исключение составляет разновидность данного метода, при котором а-активное вещество вводится в жидкий сцинтиллятор. Высокие пороги сцинтилляционных счетчиков в данном случае не являются помехой, и погрешность измерений достигает 0,05%. Особенно эффективно этот метод применяется для исследования растворов с низкой удельной активностью, в частности — при различных работах прикладного характера.
§ 10.4. ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ?-ЧАСТИД
Общие замечания. Способы регистрации а- и ?-частиц во многом аналогичны. Однако, существенные различия в поведении этих частиц при их прохождении через вещество накладывают специфические особенности на конструкцию детекторов. Так, значительно большие пробеги ?-частиц позволяют изготавливать детекторы с гораздо более толстыми стенками. С другой стороны, сильное рассеяние ?-частиц и меньшая ионизирующая способность затрудняют их регистрацию, тогда как регистрация а-частицы, попавшей в рабочее тело детектора, происходит практически со 100%-ной вероятностью.
Измерения с малыми телесными углами. В качестве детекторов при измерениях этого типа используются обычно торцовые счетчики Гейгера—Мюллера (рис. 10.4). Из-за отмеченных выше особенностей взаимодействия ?-частиц с веществом определение эффективности установки оказывается сложнее, чем при регистрации а-частиц. В общем виде
Є = s;[G/„/p/0, (10.21)
316- где /о — коэффициент, учитывающий поглощение и рассеяние ?-частиц в окне счетчика и в воздушной прослойке между счетчиком и источником. Остальные коэффициенты те же, что и для а-частиц, но находить их значения приходится несколько иначе.
Геометрический фактор для точечного источника
(1 — cos 6)/2
(10.22)
(см. рис. 10.4). Для неточечного источника, радиус которого г много меньше расстояния между источником и детектором d\
G = {1 —coso[l
(3rW)(sin 20/4)2]}/2.
(10.23)
Рис. 10.4. измерений
Устройство для с торцовым счетчиком:
1 — источник ?-частиц; 2 — свинцовая защита; 3 — стойка из плексигласа; 4 — торцовый ?-счетчик
Чтобы получить правильные результаты с помощью этих формул, необходимо учесть возможные искажения электрического поля вблизи окна счетчика и возможность прохождения электроном в газе счетчика некоторого минимального отрезка пути для появления электрического импульса. Оба эти фактора учитываются при определении угла 0: берется не истинное окно счетчика, а сечение счетчика, отстоящее на 4—5 мм от окна.
Так же как и для а-частиц, в большинстве случаев Ед = 1. Однако из-за меньшей плотности ионизации некоторые ?-частицы, пробегающие в чувствительном объеме счетчика малые отрезки пути, имеют заметную вероятность не создать ни одной пары ионов. В счетчиках с пониженным давлением газовой смеси этот эффект особенно заметен. Поэтому в общем случае при прецизионных измерениях приходится на основании данных о плотности ионизации оценивать значение ел, которое оказывается несколько меньше единицы.
При определении коэффициента /и приходится учитывать не только поглощение, но и рассеяние ?-частиц в источнике. Эти два фактора действуют в противоположных направлениях: поглощение в источнике уменьшает число отсчетов счетчика, а рассеяние электронов увеличивает число отсчетов, так как рассеиваются в основном электроны, летящие вдоль слоя. В тонких слоях эффект рассеяния компенсирует или может даже превышать эффект поглощения, однако с увеличением толщины источника поглощение становится доминирующим. Величина /и зависит от толщины источника, энергии ?-частиц и атомного номера вещества источника Z. Для средних значений Z и толщины источника порядка 1/20 величины пробега коэффициент /„ оказывается очень близким к единице. В остальных слу-
317- чаях значение коэффициента /„ лучше всего находить экспериментально, приготавливая источники разной толщины и экстраполируя измеряемые удельные скорости счета, т. е. скорости счета, отнесенные к толщине слоя (в мг/см2), к нулевой толщине. Однако из-за немонотонного характера зависимости /и от толщины слоя надежность этой процедуры не очень высока и возникающие погрешности могут достигать 20% вносимой поправки, т.е. в отличие/и от единицы.
Коэффициент /р, равный отношению количеств регистрируемых импульсов с подложкой и без нее, может иметь значения от 1 до 2, в зависимости от толщины и атомного номера материала подложки. Его значение проще всего определить экспериментально, меняя материал подложки и ее толщину. Использование толстых подложек из тяжелых материалов может привести к увеличению скорости счета на 50—60%, тогда как применение материалов с малым Z при толщине подложки меньше 1/5 пробега электрона с максимальной энергией приводит к гораздо меньшим поправкам, поэтому более предпочтительно. Исходя из этих же соображений, источник не следует класть на дно защитного «домика», а располагать его на расстоянии нескольких сантиметров от поверхности свинца.
Рассеяние электронов от дна и стенок защитного домика можно свести к пренебрежимо малой величине, если покрыть внутри домика все детали слоем вещества с малым Z и расположить их подальше от траекторий электронов, летящих из источника в счетчик.
