- •Содержание
- •Предисловие
- •Газовые ионизационные детекторы Введение
- •Ионизационные камеры
- •Токовый режим работы ионизационной камеры (ик).
- •Импульсный режим работы ионизационной камеры.
- •Назначение и особенности ик
- •Пропорциональные счетчики
- •Самогасящиеся счетчики Гейгера - Мюллера (сгм)
- •Особенности и область использования сгм
- •Коронные счетчики медленных нейтронов
- •Особенности и область использования снм
- •Работа 1.1 Изучение ионизационной камеры деления.
- •Содержание лабораторной работы.
- •Порядок выполнения работы
- •1. Изучение шумов в счетном тракте.
- •Построение счетной и дискриминационной характеристик камеры кнт-31-1м.
- •Расчет δn/n
- •Определение разрешающее время счетного канала методом двух источников.
- •2. Спектрометрия гамма-излучения
- •Физические основы гамма спектрометрии
- •Определение энергии гамма кванта
- •Структура и функции спектрометра гамма излучения
- •Основные параметры спектрометра
- •Работа 2.1 Сцинтилляционный спектрометр гамма излучения
- •Введение
- •Неорганические сцинтилляторы
- •Некоторые неорганические сцинтилляторы и их свойства Таблица 2.1.1
- •Органические сцинтилляторы
- •Некоторые органические сцинтилляторы и их свойства Таблица 2.1.2
- •Фотоэлектронные умножители (фэу)
- •Качественная оценка предельной разрешающей способности спектрометра со сцинтилляционным детектором
- •Калибровка спектрометра со сцинтилляционным детектором гамма квантов
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 2.2 Полупроводниковый спектрометр гамма излучения
- •Общие положения
- •Способы увеличения удельного электрического сопротивления (уменьшения проводимости) полупроводниковых материалов
- •Типы полупроводниковых детекторов
- •Энергетическое разрешение полупроводниковых спектрометров
- •Электронные блоки спектрометра с ппд
- •Основные особенности ппд
- •Калибровка спектрометра с полупроводниковым детектором гамма квантов
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 2.3 Оптимизация электронного тракта полупроводникового спектрометра гамма излучения
- •Введение
- •Задание 1. Изучение зависимости энергетического разрешения спектрометра с ппд детектором от величины постоянной времени формирования импульса в луф
- •Порядок выполнения работы
- •Задание 2. Определение загрузочной способности спектрометра
- •Порядок выполнения работы
- •Задание 3. Изучение зависимости энергетического разрешения ппд от рабочего напряжения
- •Порядок выполнения работы
- •3. Детектирование нейтронов активационным методом Введение
- •Основные понятия и соотношения
- •Измерение активности образцов
- •Работа 3.1. Определение интегральной плотности потока тепловых нейтронов активационным методом
- •Введение
- •Задание. Определение интегральной плотности потока тепловых нейтронов в графитовой призме
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 3.2 Возмущение поля тепловых нейтронов образцами
- •Введение
- •Введение поправок на эффекты возмущения нейтронного поля
- •Возмущение образцом поля тепловых нейтронов
- •Учет возмущения спектра облучающих образец нейтронов
- •Задание 1 Экспериментальное изучение эффектов возмущения поля тепловых нейтронов образцами
- •Изучение депрессии нейтронного поля вследствие введения в него поглотителя.
- •Порядок выполнения работы
- •Приложение Компьютерные программы для сопровождения практикума Программа аср
- •Программа eff
- •Программа dwlpeff
- •Программа tip
- •Программа line
- •Список литературы
- •"Детектирование нейтронов"
- •115409, Москва, Каширское шоссе 31.
Некоторые неорганические сцинтилляторы и их свойства Таблица 2.1.1
Кристалл |
Плотность г/см3 |
Постоянная высвечивания, мкс |
Конверсионная эффективность Cef, % |
Относительная амплитуда сигнала |
Примечания |
NaJ(Tl) |
3,67 |
0,23 |
≈ 8..13 |
1,0 |
Для спектро-метрии гамма излучения |
CsJ(Tl) |
4,51 |
0,68(64%), 3.34(36%) |
≈ 6 |
0,49 |
|
LiJ(Eu) |
4,08 |
1,4 |
≈ 4 |
0,23 |
|
CaF2(Eu ) |
3,19 |
0,9 |
≈ 6 |
0,5 |
Для регистрации гамма квантов на фоне нейтронов |
ZnS(Ag) |
4,09 |
0,2 |
≈ 28 (для α частиц) |
1,3 |
Для регистрации α частиц |
Bi4Ge3O12
|
7,13 |
0,3 |
≈ 5 |
0,13 |
Высокая эффективность, применяется для томографии |
CdWO4 |
7,90 |
1,1(40%), 14,5(60%) |
≈ 10 |
0,4 |
Органические сцинтилляторы
Органические сцинтилляторы состоят из легких атомов - водорода и углерода (см. таблицу 2.1.2) в виде кристаллов, твердых и жидких растворов. Спектры излучения и спектры поглощения в органических веществах сдвинуты. По этой причине органические сцинтилляторы прозрачны для фотонов, возникших при торможении заряженных частиц. Вероятность фотоэффекта водороде и углероде невелика (см. (2.4)). Основным механизмом взаимодействия гамма - квантов с ними является комптоновское рассеяние. Это обстоятельство не позволяет использовать органические сцинтилляторы для спектрометрии гамма- излучения. Их применяют для регистрации α , β частиц и гамма - квантов в счетном режиме.
Некоторые органические сцинтилляторы и их свойства Таблица 2.1.2
Сцинтиллятор |
Плотность, г/см3 |
Время высвечивания, нс |
Конверсионная эффективность, % |
Примечания |
Монокристаллы: |
||||
Антрацен (C14H10) |
1,25 |
30 |
4 |
Для регистрации гамма квантов и спектрометрии нейтронов |
Стильбен (C14H12) |
1,16 |
6 |
1,5-3,0 |
|
Жидкости: |
||||
Р-терфенил в ксилоле |
0,9 |
2 |
2 |
Для регистрации гамма квантов и быстрых нейтронов, нейтрино, космических излучений |
Р-терфенил в поливинилтолуоле |
1,0 |
3 |
2 |
Существенно меньшая, чем в неорганических сцинтилляторах, постоянная времени высвечивания органических сцинтилляторов обеспечивает высокую временну́ю разрешающую способность сцинтилляционных детекторов, и делает их привлекательными для измерений нестационарных процессов.
Наличие водорода в органических сцинтилляторах позволяет использовать их также и для спектрометрии нейтронов по протонам отдачи. При решении этой задачи нужно учитывать наличие зависимости эффективности детектирования протонов отдачи от ориентации трека быстрого электрона относительно оси кристалла.
Органические сцинтилляторы изготавливают в твердом виде и в виде жидкостей. Объём твердых органических сцинтилляторов достигает десятков литров, а жидких - десятков тысяч литров. В жидких сцинтилляторах можно растворять вещества, содержащие стабильные или радиоактивные нуклиды и тем самым повышать эффективность регистрации излучений, испускаемых возбужденными ядрами или продуктами ядерных реакций со стабильными ядрами.