Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Клайнкнехт К. -> "Детекторы корпускулярных излучений" -> 15

Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.

Клайнкнехт К. Детекторы корпускулярных излучений — M.: Мир, 1990. — 224 c.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка): detkorpus1990.pdf
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 65 >> Следующая

Однако если R1C1 > tCi то напряжение U на входной емкости C1 возрастает до тех пор пока не будет собран весь заряд Q, и к моменту времени t = U достигается максимум UMaKC = Q/Ct. В этом случае время нарастания импульса напряжения определяется временем сбора заряда в детекторе.
Для некоторых детекторов (например, полупроводниковых) емкость C1 не может поддерживаться постоянной. В этом случае используется зарядовочувствительный усилитель, у которого выходной импульс не зависит от С,. Это инвертирующий усилитель с обратной связью через емкость С/. Усиление Л велико по сравнению с отношением (С/ + C1)ZCf. В этом случае выходное напряжение пропорционально входному заряду:
Квых — А
Q _ _ Q
Cj(A + 1) + C1 С/'
(1-79)
Этот сигнал не зависит от входной емкости C1.
Таким образом, для каждой детектируемой частицы детектор и соответствующая электроника дают импульс напряжения, пропорциональный собранному заряду. Эта информация может быть преобразована из аналоговой формы в цифровую для каждого отдельного события. Такие аналого-цифровые преобразователи (АЦП) преобразуют импульс напряжения в число — амплитуду Р, пропорциональную либо максимальному значению напряжения, либо временному интегралу импульса. Дифференциальное распределение амплитуд, измеряемых в конкретном эксперименте, dN/dP, т. е. число импульсов в интервале переменной P9 называется амплитудным спектром.
Важной характеристикой каждого детектора является разреше-
1 4 Характеристики детекторов
51
/ 100 200 300 400 500 600
Амплитуда иппульса (каналы)
Рис. 1,16. Амплитудное распределение импульсов от «-источника (241Am), равномерно распределенного в пластическом сцинтилляторе Po — амплитуда импульса в максимуме распределения, FWHM — полная ширина на полувысоте, a = FWHM/2,36— стандартное отклонение Относительное разрешение а/Ро A 12%
ниє при измерении определенной величины Z. Если z является откликом детектора, то разрешение определяется как стандартное отклонение az или как полная ширина на полувысоте Az распределения D(z) измеряемой величины z для монохроматического входного распределения 8(Z - <Z». Среднее значение измеряемой величины есть (z) = ^zD(z)dz, дисперсия о\ = JU - (z))2dz, а стандартное отклонение есть корень квадратный из дисперсии: o-z = Vof. В качестве примера рассмотрим дифференциальное амплитудное распределение на рис. 1.16. В этом случае в органическом пластическом сцинтилляторе равномерно распределен а-активный источник 241Am. Он испускает моноэнергетическое а-излучение. Свет от сцинтилляции регистрируется в фотоумножителе, и амплитуда выходного импульса преобразуется в аналого-цифровом преобразователе таким образом, что номер цифрового канала (ось абсцисс на рис. 1.16) пропорционален первоначальному количеству света. На этом рисунке показаны значение Az [полная ширина распределения на полувысоте (FWHM)] и величина az = Az/2,36.
Соотношение Oz = Аг/2,36 справедливо, если D(z) есть распределение Гаусса. Если D(z) является ступенчатым распределением с полной шириной Az9 то oz - Az/Vl2.
Здесь Az и oz — абсолютные величины, измеренные в единицах Z. Если соотношение между входным значением Z и откликом z известно, то соответствующие абсолютные значения Az и ог измеря-
52
1. Физические основы регистрации излучений
ются в единицах Z. Относительное разрешение определяется как безразмерное отношение стандартного отклонения к среднему зна-
чению измеряемой величины az/(z).
Если источником флуктуации величины сигнала являются только статистические флуктуации количества первичных носителей заряда N и если их образование подчиняется статистике Пуассона, то для N ^ 20 функцией отклика является распределение Гаусса, а от-носительное разрешение задается стандартным отклонением этого распределения:
Oz 1
(1.80)
При указанных предположениях эта величина будет нижним пределом относительного разрешения. Однако экспериментальные измерения показали, что разрешение некоторых типов детекторов может быть значительно меньше этой величины, откуда следует, что предположение о статистической независимости процессов, происходящих при ионизации, нуждается в корректировке. Это явление называется эффектом Фано, и вводится соответствующий фактор Фано F:
f-f Наблюдаемое разрешение \ (1 81)
у Разрешение для статистики Пуассона I
Фактор Фано лежит в пределах от 0,06 для полупроводниковых детекторов и до 1 для сцинтилляционных счетчиков. Для инертных газов, таких как неон и аргон, F- 0,17.
Соотношение между измеренным средним значением <z> и истинным значением Z для налетающих частиц необходимо определять путем калибровки детектора в пучке моноэнергетических частиц. Если получается соотношение типа
<z> = cZ,
(1.82)
где с — постоянная, то функция отклика детектора называется линейной. Если с меняется с изменением Z, то детектор является нелинейным, а относительное изменение (dc/dZ)-Z/c называется нелинейностью.
Другой важной характеристикой детектора является эффективность регистрации г, т. е. вероятность регистрации частицы^ рожденной в результате взаимодействия, по импульсу в детекторе. Эта абсолютная эффективность регистрации состоит из двух компонент: телесного угла ?, под которым видна поверхность детектора
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 65 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed