Лекция №13 Гамма-спектрометрия

измерений
Погрешности
Различные способы применения

по энергии частиц или γ-квантов.
Измерение энергетического спектра

это восстановление функции плотности распределения PE(E) по результатам обработки экспериментальных данных (E – энергия излучения). Эти данные получаются с помощью спектрометров ядерных излучений (α-, β-, γ-излучения).

взаимодействие частиц или квантов с веществом. В результате такого взаимодействия

на выходе детектора возникают электрические сигналы. По параметрам распределения этих сигналов судят о спектре излучений.

излучении, сопровождающем радиоактивный распад энергетический спектр является дискретным и позволяет

непосредственно определять энергию, выход или количество, зарегистрированных частиц. Если же излучение имеет непрерывное распределение по энергии (например, при  - распаде), то оно характеризуется максимальной (граничной) энергией, средней энергией и количеством зарегистрированных частиц в заданном энергетическом интервале.

– детектор или блок детектирования; БВ – блок высокого напряжения;

ПУ –предусилитель;
У – усилитель формирователь;
АЦП или МКА – аналого-цифровой преобразователь или многоканальный анализатор;

определения радионуклидов и их активности в технологических растворах, в объектах

окружающей среды, в отходах и т.п. Метод очень удобен и обычно не требует вскрытия проб, концентрирования и разделения радионуклидов.
В идеальном спектре эти гамма-кванты представлены как дельта-фуннкции (линия бесконечно малой толщины).

мы получаем аппаратурный спектр, отличающийся от истинного спектра образца.
Идеальный спектр

спектра:
свойства материала или образца; свойства детектора и окружающей среды;
характеристика аппаратуры;
Геометрические

параметры измерительной установки.

и идеальный монохроматический спектр можно представить как линию c энергией

(рисунок a). Но гамма кванты испускаются ядром, входящим в состав того или иного вещества, в следствие чего часть из них успевают рассеяться и приобрести энергию меньшую, чем Поэтому спектр будет иметь расширение в области энергий, меньших, чем . (рисунок б). Это размывание спектра тем шире, чем больший слой материала проходит гамма-квант перед попаданием в детектор.

электрону детектирующего материала, в результате фотоэффекта или комптон - эффекта.

Из-за статических флуктуаций при образовании ионов происходит дальнейшие размывание импульса и пик приобретает форму колокола, которая описывается распределением Гаусса (рис. В).

Пик обратного рассеяния
Б – Континуум комптоновского фона Е – Область избыточной

энергии
В – Комптоновский край Ж – Подъем в области низких энергий
Г – "Комптоновская долина"

иметь разный вид. В первую очередь это обусловлено различием в

разрешающей способности по энергии разных типов детекторов
Энергетическое разрешение определяет, насколько близко могут находиться в спектре две линии, которые спектрометр позволяет идентифицировать как разные.

увеличением энергии разрешение ухудшается
Схема спектрометра

и запомнить их количество в ячейках памяти.
В каждой ячейке запоминается

число импульсов, относящихся к определенному энергетическому интервалу. Такая ячейка является основным элементом канала спектрометра.
Интервал энергий гамма-квантов, импульсы от которых помещаются в один канал, называется шириной канала спектрометра.

1

2

3

4

5

с помощью цифровой электронной техники, в частности, компьютеров. Исследуемый диапазон

амплитуд разбивается на конечное число интервалов, обычно равных, каждому из которых присваивается порядковый номер. Эти интервалы принято называть каналами.

которых лежит в пределах каждого из интервалов. Таким образом, непрерывное

амплитудное распределение представляется в виде дискретного распределения Cn(n), где n – номер канала, а Cn – число отсчетов в канале. Другими словами, распределение представляется гистограммой

имеет линейную характеристику, т.е. номер канала пропорционален амплитуде на входе

АЦП, а максимальный номер канала соответствует максимальному значению амплитуд, которое возможно измерить с помощью АЦП. На практике используются анализаторы с числом каналов 100÷20000 в зависимости от поставленной задачи.