- •Содержание
- •Глава 1. История развития учения о радиоактивности 7
- •Глава 2. Общие сведения о строении 15
- •Глава 3. Радиоактивный распад 35
- •Глава 4. Виды радиоактивных превращений (физические основы) 57
- •Глава 5. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом 88
- •Глава 6. Детекторы ионизирующих излучений 125
- •Глава 7. Методы измерения ионизирующих излучений 168
- •Глава 8. Статичтическая обработка радиометрических измерений 186
- •Предисловие
- •Глава 1. История развития учения о радиоактивности
- •Глава 2. Общие сведения о строении и свойствах ядер
- •2.1 Элементарные частицы
- •2.2 Свойства атомных ядер
- •2.3 Масса ядра и энергия связи
- •2.4 Вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятельного решения
- •2.4.1 Вопросы для самоконтроля
- •2.4.2 Задачи
- •Глава 3. Радиоактивный распад
- •3.1 Основной закон радиоактивного распада
- •3.2 Статистический характер радиоактивного распада
- •3.3 Радиоактивный распад в природе
- •3.4 Последовательный распад радиоактивных ядер. Радиоактивное равновесие
- •3.5 Определение периода полураспада
- •3.6 Определение возраста минералов
- •3.7 Вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятельного решения
- •3.7.1 Вопросы
- •3.7.2 Задачи
- •238U (4,51109 лет) → 234Th (24,1 суток) →.
- •Глава 4. Виды радиоактивных превращений (физические основы)
- •4.1 Альфа-распад
- •4.2 Бета-распад
- •4.2.1. Особенности бета-распада
- •4.2.2 Схемы бета-распада
- •4.2.3 Условия бета-распада
- •4.2.4 Бета-спектр и факторы, влияющие на его формирование
- •4.3 Фотонное излучение
- •4.3.1 Гамма-излучение
- •4.3.2 Место гамма-излучения в электромагнитном спектре
- •4.3.3 Рентгеновское излучение
- •4.4 Спонтанное деление ядер
- •4.5 Вопросы для самоконтроля
- •Глава 5. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
- •5.1 Взаимодействие альфа-частиц с веществом
- •5.2 Взаимодействие электронов и позитронов с веществом
- •5.3 Черенковское излучение
- •5.4 Взаимодействие гамма-квантов с веществом
- •5.4.1 Фотоэффект
- •5.4.2 Комптоновское рассеяние γ-квантов
- •5.4.3 Эффект образования пары
- •5.4.4 Ослабление гамма-излучения в веществе
- •5.5 Вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятельного решения
- •5.5.1 Вопросы
- •5.5.2 Задачи
- •Глава 6. Детекторы ионизирующих излучений
- •6.1 Газонаполненные ионизационные детекторы
- •6.1.1 Ионизационные камеры
- •6.1.2 Пропорциональные счетчики
- •6.1.3 Счетчики Гейгера-Мюллера
- •6.2 Сцинтилляционные детекторы
- •6.2.1 Основные характеристики сцинтилляторов
- •6.2.2 Основные виды и типы сцинтилляторов
- •6.2.3 Фотоэлектронные умножители (фэу)
- •6.3 Полупроводниковые (твердотельные) детекторы
- •6.3.1 Физические основы полупроводниковых детекторов
- •6.3.2 Принцип действия полупроводниковых детекторов
- •6.3.3 Типы полупроводниковых детекторов
- •6.4 Вопросы для самоконтроля
- •Глава 7. Методы измерения ионизирующих излучений
- •7.1 Радиометрия
- •7.1.1 Абсолютная и относительная активность
- •7.1.2 Радиометр как цепь измерительных преобразователей
- •7.2 Спектрометрия
- •7.2.1 Гамма-спектрометрия
- •7.2.2 Альфа-спектрометрия
- •7.3 Вопросы для самоконтроля
- •Глава 8. Статичтическая обработка радиометрических измерений
- •8.1 Общие положения
- •8.2 Распределение Пуассона при радиометрических измерениях
- •8.3 Погрешность скорости счета
- •8.4 Определение необходимого времени проведения радиометрических измерений с заданной точностью
- •8.5 Проверка правильности работы счетной аппаратуры
- •8.6 Оценка погрешности результата вычислений
- •8.7. Вопросы для самоконтроля
- •Рекомендованная литература
- •Приложение Радиоактивные семейства
6.2.1 Основные характеристики сцинтилляторов
Качество сцинтилляционного счетчика и область его применения в значительной степени зависят от свойств сцинтиллятора, которые определяют его рабочие характеристики. Основными характеристиками сцинтилляционных счетчиков являются конверсионная эффективность, световой выход, длительность сцинтилляции, спектр люминесценции, плотность и атомный номер вещества.
Под конверсионной эффективностью понимают величину, характеризующую способность сцинтиллятора к преобразованию энергии заряженной частицы в световую энергию и равную отношению энергии световой вспышки , к энергии , потерянной заряженной частицей в сцинтилляторе.
. (6.1)
Конверсионная эффективность зависит от типа и качества сцинтиллятора. Для обычно применяемых сцинтилляторов она лежит в диапазоне от долей процента до нескольких десятков процентов.
Большое значение конверсионной эффективности вещества еще не определяет его пригодности в качестве сцинтиллятора, так как, чтобы зарегистрировать световую вспышку, необходимо, чтобы световые фотоны вышли за пределы сцинтиллятора. Отношение энергии сцинтилляций, выходящих из сцинтиллятора, к энергии потерянной частицей в сцинтилляторе называют техническим световым выходом или технической эффективностью.
Технический выход зависит от величины сдвига спектров испускания и поглощения, т.е. от прозрачности сцинтиллятора к собственному излучению, а также от толщины слоя сцинтиллятора, количества примесей, уменьшающих его прозрачность, состояния поверхности и пр. Из-за сложности определения технического светового выхода, а также для облегчения сравнительной оценки сцинтилляторов на практике чаше используют понятие относительного светового выхода, т.е. отношение конверсионной эффективности данного сцинтиллятора к световому выходу детектора, принятого за эталон.
Так как световая вспышка сцинтиллятора регистрируется при помощи фотоэлектронного умножителя, область спектральной чувствительности которого лежит в диапазоне длин волн видимого света и ультрафиолета, то спектр частот, излучаемых сцинтиллятором, должен хорошо укладываться в чувствительной области ФЭУ. Поэтому для сравнения и подбора различных сцинтилляторов и ФЭУ используют понятие спектра люминесценции, т.е. распределение испускаемых фотонов по длинам волн. Обычно спектр люминесценции имеет вид кривой с максимумом при определенной длине волны, которая используется как спектральная характеристика сцинтиллятора.
Рис. 6.7 Спектральная характеристика катодов наиболее часто используемых ФЭУ.
Важной характеристикой сцинтилляторов является длительность высвечивания, или среднее время жизни фотона люминесценции. Это время характерно для каждого сцинтиллятора и имеет значения от 410–10 до 10–5 секунды.
Для описания характеристик органических сцинтилляторов используют отношение световых выходов при возбуждении α‑частицами и быстрыми электронами – α/β-отношение, которое зависит от агрегатного состояния органических сцинтилляторов и приближенно равно 0,1.