Измерение низкоэнергетических y–квантов. Спектрометрия КХ–y–излучения

Таким образом, полное число γ – квантов n, регистрируемых спектрометром в единицу времени, можно представить в виде

, (11)

а число γ – квантов пф, дающих в единицу времени вклад в пик полного поглощения

. (12)

Величины 5 src="images/referats/6963/image035.png">определяются многими факторами: энергией излучения, плотностью, размерами и средним атомным номером полупроводника, характеристиками регистрирующей аппаратуры.

Эти величины зависят также от геометрии измерений. Например, длина пути в сцинтилляторе для γ – квантов, вылетевшие из точки X источника (рис. 3) в направлениях 1 и 2, различна, следовательно, будет различна и вероятность регистрации этих квантов детектором.

Перепишем выражения (11) и (12) в следующем виде:

(13)

, (14)

где величины

(15)

и (16)

называются, соответственно, полной светосилой и фотосветосилой спектрометра по отношению к данному источнику гамма-излучения. Полная светосила спектрометра показывает вероятность того, что гамма-квант, вышедший на поверхность источника, зарегистрируется спектрометром. Фотосветосила – вероятность того, что гамма-квант, вышедший на поверхность источника, зарегистрируется в пике полного поглощения. Величины и зависят от энергии гамма-излучения, формы, размеров и взаимного расположения источника и детектора, их материала и плотности и т.д.

Наиболее важное значение для нас имеет фотосветосила спектрометра, поскольку она устанавливает связь между количеством радиоактивного изотопа в источнике и площадью пика полного поглощения в измеренном спектре источника. Рассмотрим процесс измерения источника, активность которого в момент начала измерения t0=0 равна А0. В любой момент времени t > t0 активность источника определяется выражением , где l – постоянная распада радиоактивного изотопа в источнике.

Площадь пика полного поглощения в спектре, измеренном за время T, будет равна

(17).

Во многих практических случаях, когда период полураспада изотопа велик по сравнению со временем измерения источника (т.е. ), можно воспользоваться разложением . В этом случае зависимость (17) принимает вид

(18)

Выражения (17) и (18) устанавливают зависимость между активностью источника излучения и площадью пика полного поглощения в спектре источника. Отсюда следует, что для определения активности неизвестного источника необходимо знать фотосветосилу спектрометра по отношению к данному источнику. A затем, зная активность элемента, мы можем определить его содержание в пробе.

В некоторых случаях задачу определения фотосветосилы спектрометра удается решить расчетным методом. Например, для системы «точечный источник – цилиндрический детектор» можно получить аналитическое выражение величины . Для источников, имеющих форму тел вращения (диск, цилиндр и т.д.) с равномерно распределенным по объему излучающим изотопом и расположенных на одной оси с цилиндрическим детектором, вычисления проводятся методом Монте-Карло. Однако, в большинстве практических случаев определение фотосветосилы спектрометра осуществляется экспериментально, методом образцовых источников. В этом случае для построения зависимости проводится измерение источников, сходных с неизвестным по форме, размерам, плотности и материалу матрицы, но с известным изотопным составом и активностью. Такие источники называются образцовыми мерами активности или образцовыми источниками. Определив значения площадей пиков полного поглощения в спектрах образцовых источников, с использованием выражений (17) или (18) проводят расчет для различных энергий γ – квантов и строят зависимость фотосветосилы от энергии γ – квантов. Процедура получения такой зависимости называется калибровкой спектрометра по фотосветосиле.

Калибровка нашего спектрометра по фотосветосиле представлена ниже.

Спектрометрические данные

 Скачать реферат