Детекторы гамма-излучения

Типовые блок-схемы детекторов гамма-излучения в спектрометрии приведены на рисунке 6.

Рис.6. Блок-схемы спектрометрических детекторов

1) Сцинтилляционные. 2)Полупроводниковые.

При взаимодействии γ - квантов с веществом происходит:

• фотоэффект: γ - квант выбивает электрон с электронной оболочки атома и передает ему всю энергию.

• комптоновское рассеивание: γ - квант выбивает электрон и передает ему часть энергии. В результате образуется электрон и вторичный γ -квант, который может вылететь из детектора.

• образование пары электрон - позитрон: образуется пара е⁺ и е^-. При этом энергия γ -кванта уменьшается на 511 х 2 = 1024 кэВ.

Таким образом при попадании γ -кванта в детектор он может:

1) Полностью поглотиться в детекторе. При этом амплитуда электрического импульса будет пропорциональна энергии γ -кванта.

2) Потерять часть энергии в детекторе (комптоновское рассеивание) и вылететь из детектора. Амплитуда электрического импульса пропорциональна той части энергии, которую γ -квант оставил в детекторе.

Позиция пика полного поглощения энергии (ППП) пропорциональна энергии γ -квантов. Можно построить зависимость позиции от энергии. Как правило, она линейна.

Некоторые радионуклиды на один акт распада излучают несколько γ -квантов. Например, при распаде Tl-208 могут одновременно образоваться два γ -кванта с энергиями 583 и 2614 кэВ. Если они оба попадут в детектор, то будут там зафиксированы как один γ -квант с энергией 583 + 2614 = 3197кэВ. Вероятность одновременного попадания γ -квантов в детектор особенно велика, когда проба размещается внутри детектора - в " колодце". В результате этого явления на спектрограмме появится пик с энергией равной сумме энергий двух γ -квантов. Этот пик называется пиком суммирования (рис.7).

Основные отличия сцинтилляционного детектора от полупроводникового следующие:

• Полупроводниковый детектор обладает более высоким разрешением;

• Позиция ППП для полупроводникового детектора не зависит от высокого напряжения, следовательно, меньший температурный и временной дрейф позиции ППП;

• Сцинтилляционный детектор, как правило, обладает большей чувствительностью;

• Сцинтилляционный детектор дешевле и более прост в эксплуатации.