Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Германиевые детекторы с р — і — /і-персходом должны работать и храниться при низкой температуре, обычно при температуре жидкого азота. Работать с ними при комнатной температуре нельзя из-за большого темпового тока,а хранить при низкой температуре необходимо, чтобы предотвратить необратимый процесс выхода лития из объема детектора. Выход лигия на поверхность является следствием того, что в процессе дрейфа при высокой температуре в монокристалл германия внедрено лития больше, чем должно быть в равновесном растворе лития в германии, и при комнатной температуре скорость выпадения лития из раствора недопустимо велика.
Работа при низкой температуре в условиях малых темновых токов и малая емкость перехода обусловливает рекордно высокое энергетическое разрешение германиевых детекторов с р — і — «-переходом.
Радиационные германиевые детекторы. В детекторах этого типа чувствительная область создается в результате компенсации доноров в исходном га-германии акцепторными уровнями радиационных дефектов, возникающих в нем под действием у-излучения. Эти дефекты стабильны при комнатных температурах. Отсюда вытекает главное преимущество таких детекторов перед дрейфовыми: их можно хранить при комнатной температуре. Энергетическое разрешение радиационных германиевых детекторов хуже, чем дрейфовых (собственный шум приблизительно в 2 раза выше), меньше и толщина чувствительной области, достигающая в лучшем случае 0,2—0,3 см.
Список литературы
1. ДирнлиДж., НортропД. Полупроводниковые счетчики ядерных излучении. Пер. с англ, Под ред. С. И. Вавилова. M., «Мир», 1966.
2. Полупроводниковые детекторы ядерных частиц и их применение. M., Атомиздат, 1967. Авт.: Ю. К- Акимов, А. И. Калинин, В. Ф. Кушнирук, X. Юпгклауссен.
3. Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами. M., Атомиздат, 1974. Авт.: С. А. Балдин, и др.
4. Adams F. «Atomic Energy Rev.», 1967, v5, N 4, p. 3!.
5. Пикус Г. E. Основы теории полупроводниковых прибооов. ,M., dlavi-a», 1965.
6. Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. M., ('Энергия», 1967. ГЛАВА 7
сцинтилляционные счетчики
§ 7.1. ПРИНЦИП РАБОТЫ СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО СЧЕТЧИКА
Сцинтилляционный метод регистрации частиц — один из наиболее старых методов. Однако широкое распространение он получил только после создания фотоэлектронных умножителей — приборов, обладающих способностью регистрировать слабые вспышки света. Сцинтилляционный счетчик состоит из сцинтиллятора и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).
Сцинтилляторами называют такие вещества, которые под действием заряженных частиц или длинноволнового электромагнитного излучения испускают фотоны в видимой или ультрафиолетовой части спектра. Сцинтиллятором может быть такое вещество, в котором, во-первых, велика вероятность испускания фотонов атомами и молекулами в возбужденных состояниях и, во-вторых, мала вероятность поглощения испущенных фотонов. Другими словами, всцинтилляторе спектр испускания электромагнитного излучения должен быть сдвинут относительно спектра поглощения.
В сцинтилляторе вспышки света появляются не только под действием заряженных частиц, но и под действием у-квантов и нейтронов, так как у-кванты, взаимодействуя с атомами, создают при рассеянии электроны отдачи (фотоэлектроны при поглощении), а нейтроны, взаимодействуя с ядрами, создают ядра отдачи или заряженные частицы в результате (п, а)-, (п, р)-реакций и т. д.
Вторая основная составляющая сцинтилляционного счетчика — фотоэлектронный умножитель. Фотоны света, попадая на фотокатод ФЭУ, в результате фотоэффекта выбивают электроны. Под действием внешнего электрического поля электроны направляются на диноды ФЭУ, где происходит вторичная электронная эмиссия, в результате которой на анод ФЭУ приходит в десятки и сотни тысяч раз большее количество электронов. Таким образом, рождается электрический импульс, который затем регистрируется соответствующими электронными схемами. Схема сцинтилляционного счетчика дана на рис. 7.1. Рассмотрим этапы регистрации излучения сцин-
208
»0
й Il
п ни
HIHH j
Uliiii
Ж Ж.
і
Hh
Рис. 7.1. Схема, иллюстрирующая принцип работы сцинтилляционного счетчика тилляционным счетчиком. Пусть фотон (или нейтрон) с энергией E попадает в сцинтиллятор и в результате взаимодействия передает электрону (или другой заряженной частице) часть своей энергии fE. В результате упругих и неупругих столкновений (ионизация, возбуждение) электрон всю свою энергию передает атомам, молекулам, электронам сцинтиллятора. Часть поглощенной энергии выделяется в виде фотонов со средней энергией hv. Отношение энергии световой вспышки к энергии, поглощенной в сцинтилляторе, называют конверсионной эффективностью сцинтиллятора Cej. Тогда полное число фотонов со средней энергией hv, образовавшееся в сцинтилляторе:
N0 = CgffEI (hv). (7.1)
Конверсионная эффективность зависит от удельных потерь энергии dE/dx. Поэтому для характеристики сцинтилляторов часто используют удельный световыход, который определяют как отношение числа фотонов, возникающих в сцинтилляторе к единице энергии, потерянной частицей ке, либо к единице длины пробега частицы в сцинтилляторе ке. Очевидно, что Ke = dElchc — ке, Cei = E
