Основные характеристики сцинтилляторов. Качество сцинтилляционного счетчика и область его применения в значительной степени зависят от свойств сцинтиллятора

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 Е _ф к энергии Е _а, потерянной заряженной частицей в сцинтилляторе.

. (5.1)

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. 5.7).

Важной характеристикой сцинтилляторов является длительность высвечивания, или среднее время жизни фотона люминесценции. Это время характерно для каждого сцинтиллятора и имеет значения от 4× 10^–10 до 10^–5 с.

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.

Рис. 5.7 Спектральная характеристика катодов наиболее часто

используемых ФЭУ