Сцинтилляционные счётчики

Сцинтилляционные счётчики основаны на измерении параметров световых вспышек вызванных взаимодействием ионизирующих частиц с некоторыми веществами при переходах их молекул и атомов в возбуждённое состояние, и последующего возврата в начальное состояние, а также при рекомбинации электрических зарядов и др.Время высвечивания лежит в пределах от единиц наносекунд до микросекунды. Фронты могут быть очень короткими (до долей нс). Т.к. интенсивность вспышек мала, то для регистрации используют фотоэлектронные умножители (ФЭУ) или фотодиоды с линейными усилителями. Чувствительность сцинтилляционных детекторов, характеризуемая энергией для создания одного кванта света хуже чем у газоразрядных детекторов (0,7 кэВ). У органических сцинтилляторов она хуже в 3 раза. Преимуществом же является их высокая временная разрешающая способность, вплоть до субнаносекундного диапазона.

При работе с медленными сцинтилляторами (Тсцинт»10^-6÷10^-7 с) ФЭУ можно считать безинерционным прибором. Суммарное время пролёта между динодами от 4 до 70 нс, а время выхода вторичных электронов из фотокатода и динодов не более пс. Время нарастания тока анода 0,5-3 нс, а разброс времени пролёта 0,2-1 нс.

Работу ФЭУ можно описать через число электронов совершающих работу выхода из фотокатода:

, (1)

где N – полное число фотоэлектронов вышедших из фотокатода; Тф, Тсп –постоянные определяющие время фронта и спада. Постоянная спада больше чем фронта. В неорганических сцинтилляторах временем фронта, вообще, можно пренебречь в сравнении со спадом.В этой связи сцинтилляционный процесс может быть описан одной или несколькими спадающими экспонентами:

. (2)

В предположении неискажающего ФЭУ ток анода может быть представлен:

(2)

где I – амплитуда анодного тока; Тс – время высвечивания сцинтиллятора.

Реальная форма тока искажена за счёт разных траекторий электронов между динодами. При этом форма анодного тока одиночного фотоэлектрона апроксимируется законом Гаусса. Для улучшения формы тока следует уменьшать время пролёта электронов. Форма импульсов тока зависит от вида частиц. Пример для стильбена представлен на рисунке 1 [[3]].

Рисунок 1 – Форма сцинтилляционных импульсов в стильбене для: 1 – a- частицы; 2 –протоны; 3 –электроны

Выходной сигнал ФЭУ поражается шумом, обусловленным тепловыми электронами вылетающими из фотокатода.

Дата добавления: 2014-01-04