Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
OO OO / OO OO
B(Vb)= J dE I G(E,V)<$>(E)dV \dElG(E,V)<b(E)dV, іУв) vB Iq0
(4.27)
где Vb — порог регистрирующего устройства.
Наконец, рассмотрим детектор определенной, например цилиндрической, формы и направленный пучок излучения Ф (E), параллельный оси цилиндра. В этом случае эффективность регистрации для у-квантов
OO / OO
Ed = В 5 Ф (E) [ 1 — ехр (— 2) /)] dE / 5 Ф (E) dE, (4.28) о / о
106 где 2 (E) — сечение взаимодействия у-квантов с атомными электронами; I — длина цилиндра. Чувствительность
Sd — nr2ed'
(4.29)
здесь г — радиус детектора.
Светосила измерительного устройства с цилиндрическим детектором, когда изотропный источник удален от детектора на расстояние R г:
Вычисление эффективности или чувствительности детекторов затруднительно в основном из-за сложности расчета В (Vb)• Погрешность при расчете В (Vb) будет при прочих равных условиях тем меньше, чем выше чувствительность регистрирующего устройства. Достижение высокой чувствительности обычно ограничивается шумами детекторов и всей последующей электронной аппаратурой.
Экспериментальное определение эффективности, чувствительности и светосилы детектора проводят с источниками моноэнергетического излучения, интенсивность которого известна с достаточной точностью. Иногда оказывается достаточным определить эффективность (или чувствительность) детектора для излучения с известным спектральным составом. Так определяют эффективность нейтронных детекторов для спектра нейтронов деления, для спектра Ферми (НЕ), для нейтронов тепловых энергий, распределение по скоростям которых описывается распределением Максвелла.
При проведении исследований немалоЁажное значение имеет избирательность детекторов, которую можно определить как отношение эффективности (или чувствительности, или светосилы) детектора к исследуемому излучению, к эффективности детектора, к сопутствующему излучению. Так, при регистрации нейтронов необходимо выбирать детекторы, малочувствительные к у-излучению, поскольку потоки нейтронов, как правило, сопровождаются у-квантами, поток которых можно сравнить с потоком нейтронов, а сечения взаимодействия у-квантов с атомами и нейтронов с ядрами для некоторых веществ оказываются сравнимыми. Поэтому при выборе детекторов для проведения конкретных измерений необходимо принимать во внимание избирательность детектора и возможную интенсивность сопутствующего излучения.
§ 4.5. связь между характеристиками поля излучения и показаниями детектора
Информацию о поле частиц можно считать исчерпывающей в том случае, если известно распределение частиц во времени, пространстве и по энергиям. Поле частиц характеризуют функцией
L = яг2єй/(4я/?2) = Sd/(4irtf2).
(4.30)
Ф (г, Е, Q, f) dE dQ dt,
107 которую называют дифференциальной (по энергии, времени и углам) плотностью потока*. Дифференциальная плотность потока — это число частиц с энергией E в интервале dE, движущихся в направлении й, в интервале телесного угла dQ и пересекающих в точке г в момент времени t в интервале dt единичную площадку, нормаль к которой совпадает с направлением й. Интегральная плотность потока Ф (г, t) dt — это интеграл от дифференциальной плотности потока по всем энергиям и направлениям движения частиц.
Таким образом, интегральная плотность потока — это число частиц в момент времени t в интервале dt, пересекающих по всем направлениям сферу с единичной площадью центрального сечения и с центром в точке г.
Введем еще понятие дифференциальной плотности тока
J (г, Е, й, t) dE dQ dt.
Дифференциальная плотность тока — это число частиц с энергией E в интервале dE, пересекающихся в данный момент времени t в интервале dt, в направлении й, в интервале телесного угла dSi единичную площадку, нормаль к которой задана вектором йу. Аналогично интегральной плотности потока определяется интегральная плотность тока, которая является векторной величиной и дает разность между числами частиц, прошедших за время dt в момент t через единичную площадку, перпендикулярную вектору йу со стороны полупространства, куда направлен вектор йу, и числом частиц, прошедших через ту же площадку, но со стороны другой половины пространства. Интегральная плотность тока при изотропной плотности потока равна нулю.
Дифференциальные плотности тока и потока связаны между собой. В общем случае, когда нормаль к единичной площадке Qi задана в сферической системе координат углами 0О и <р0, связь между дифференциальными плотностями тока и потока можно получить так же, как это было сделано при выводе соотношения (4.20):
J (г, Et й) = Ф (г, Е, Й) [cos Ocose0 + sin Bsin B0 cos (q> — cp0)]. (4.31)
* Помимо плотности потока в ГОСТ 19.849—74 предусмотрены и другие характеристики поля излучения. Например, для нейтронов введены следующие понятия: поток нейтронов— отношение числа нейтронов dN, падающих на данную поверхность за интервал времени dt, к этому интервалу времени, т. е. dN/dt. Поток нейтронов имеет размерность нейтрон/сек.
Флюенс нейтронов — отношение числа нейтронов dN, проникающих в объем элементарной сферы, к площади поперечного сечения этой сферы dS, т. е. dN/dS. Флюенс нейтронов имеет размерность нейтрон/см2.
