Большой энциклопедический словарь:
ГАММА-СПЕКТРОМЕТР — прибор для измерения энергии гамма-излучения.
Большая советская энциклопедия:
Гамма-спектрометр
Прибор для измерения спектра гамма-излучения (См. Гамма-излучение). В большинстве Г.-с. энергия и интенсивность потока --квантов определяются не непосредственно, а измерением энергии и интенсивности потока вторичных заряженных частиц, возникающих в результате взаимодействия -излучения с веществом. Исключение составляет кристалл-дифракционный Г.-с., непосредственно измеряющий длину волны --излучения (см. ниже).
Основными характеристиками Г.-с. являются эффективность и разрешающая способность. Эффективность определяется вероятностью образования вторичной частицы и вероятностью её регистрации. Разрешающая способность Г.-с. характеризует возможность разделения двух гамма-линий, близких по энергии. Мерой разрешающей способности обычно служит относительная ширина линии, получаемой при измерении монохроматического -излучения; количественно она определяется отношением E/E, где E — энергия вторичной частицы, E — ширина линии на половине её высоты (в энергетических единицах) (см. Ширина спектральных линий).
В магнитных Г.-с. вторичные частицы возникают при поглощении -квантов в т. н. радиаторе; их энергия измеряется так же, как и в магнитном Бета-спектрометре (рис. 1).
Величина магнитного поля Н в спектрометре и радиус кривизны траектории электронов определяют энергию электронов, регистрируемых детектором. Если радиатор изготовлен из вещества с малым атомным номером, то вторичные электроны образуются в основном в результате комптон-эффекта (См. Комптона эффект), если радиатор изготовлен из тяжёлого вещества (свинец, уран), а энергия -квантов невелика, то вторичные электроны будут возникать главным образом вследствие Фотоэффекта. При энергиях hv 1,02 Мэв становится возможным образование гамма-квантами электронно-позитронных пар. На рис. 2 изображен магнитный парный Г.-с. Образование пар происходит в тонком радиаторе, расположенном в вакуумной камере. Измерение суммарной энергии электрона и позитрона позволяет определить энергию --кванта. Магнитные Г.-с. обладают высокой разрешающей способностью (обычно порядка 1% или долей %), однако эффективность таких Г.-с. невелика, что приводит к необходимости применять источники -излучения высокой активности.
В сцинтилляционных Г.-с. вторичные электроны возникают при взаимодействии -квантов со сцинтиллятором (См. Сцинтилляторы) (веществом, в котором вторичные электроны возбуждают флюоресценцию). Световая вспышка преобразуется в электрический импульс с помощью фотоэлектронного умножителя (См. Фотоэлектронный умножитель) (ФЭУ, рис. 3), причём величина сигнала, создаваемого ФЭУ, пропорциональна энергии электрона и, следовательно, связана с энергией -кванта. Для измерения распределении сигналов по амплитуде используются специальные электронные устройства — амплитудные анализаторы (см. Ядерная электроника).
Эффективность сцинтилляционного Г.-с. зависит от размеров сцинтиллятора и при не очень большой энергии может быть близка к 100%. Однако его разрешающая способность невысокая. Для -квантов с энергией 662 кэв E/E 6% и уменьшается с увеличением энергии E примерно как E-1/2 (подробнее см. Сцинтилляционный спектрометр).
Действие полупроводниковых Г.-с. основано на образовании -излучением в объёме полупроводникового кристалла (обычно Ge с примесью Li) электронно-дырочных пар. Возникающий при этом заряд собирается на электродах и регистрируется в виде электрического сигнала, величина которого определяется энергией -квантов (рис. 4). Полупроводниковые Г.-с. обладают весьма высокой разрешающей способностью, что обусловлено малой энергией, расходуемой на образование одной электронно-дырочной пары. Для hv = 662 кэв E/E ~ 0,5%. Эффективность полупроводниковых Г.-с. обычно ниже, чем сцинтилляционных Г.-с., т. к. -излучение в Ge поглощается слабее, чем, например, в сцинтилляционном кристалле NaJ. Кроме того, размеры используемых полупроводниковых детекторов пока ещё невелики. К недостаткам полупроводниковых Г.-с. следует отнести также необходимость их охлаждения до температур, близких к температуре жидкого азота (подробнее см. Полупроводниковый спектрометр).
Наивысшую точность измерения энергии -квантов обеспечивают кристалл-дифракционные Г.-с., в которых непосредственно измеряется длина волны -излучения. Такой Г.-с. аналогичен приборам для наблюдения дифракции рентгеновских лучей. Излучение, проходя через кристалл кварца или кальцита, отражается плоскостями кристалла в зависимости от его длины волны под тем или иным углом и регистрируется фотоэмульсией или счётчиком фотонов. Недостаток таких Г.-с. — низкая эффективность.
Для измерения спектров -излучения низких энергии (до 100 кэв) нередко применяются пропорциональные счётчики (См. Пропорциональный счётчик), разрешающая способность которых в области низких энергий значительно выше, чем у сцинтилляционного Г.-с. При hv > 100 кэв пропорциональные счётчики не используются из-за слишком малой эффективности. Измерение спектра -излучения очень больших энергий осуществляется с помощью ливневых детекторов, которые измеряют суммарную энергию частиц электронно-позитронного ливня, вызванного -kвантом высокой энергии. Образование ливня обычно происходит в радиаторе очень больших размеров (которые обеспечивают полное поглощение всех вторичных частиц). Вспышки флюоресценции (или черенковского излучения) регистрируются с помощью ФЭУ (см. Черенковский счётчик).
В некоторых случаях для измерения энергии -квантов используется процесс фоторасщепления дейтрона. Если энергия -кванта превосходит энергию связи дейтрона (~ 2,23 Мэв), то может произойти расщепление дейтрона на протон и нейтрон. Измеряя кинетич. энергии этих частиц, можно определить энергию падающих -квантов.
Лит.: Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, пер. с англ., под ред. К. Зигбана, в. 1, М., 1969; Методы измерения основных величин ядерной физики, пер. с англ., М., 1964; Калашникова В. И., Козодаев М. С., Детекторы элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, ч. 1).
В. П. Парфенова, Н. Н. Делягин.
Рис. 1. Схематическое изображение магнитного гамма-спектрометра. В магнитном поле Н, направленном перпендикулярно плоскости рисунка, вторичные электроны движутся по окружностям, радиусы которых определяются энергией электронов и полем Н. При изменении поля детектор регистрирует электроны разных энергий. Штриховкой показана защита из свинца.
Рис. 2. Схематическое изображение парного гамма-спектрометра. В однородном магнитном поле Н, направленном перпендикулярно плоскости чертежа, электроны и позитроны движутся по окружностям в противоположных направлениях.
Рис. 3. Схема сцинтилляционного гамма-спектрометра.
Рис. 4. Схема полупроводникового гамма-спектрометра.
Толковый словарь Кузнецова:
гамма-спектрометр
{{гамма-спектр{}о{}метр}} -а; м. Прибор для измерения энергии (энергетического спектра) гамма-излучения.
Орфографический словарь Лопатина:
орф.
гамма-спектрометр, -а
Физический энциклопедический словарь:
Прибор для измерения энергии квантов гамма-излучения и его интенсивности (числа g-квантов в 1 с). В большинстве Г.-с. энергия g-квантов определяется по энергии заряж. ч-ц, возникающих в результате вз-ствия g-излучения с в-вом. Оси. хар-ками Г.-с. явл, эффективность и разрешающая способность. Эффективность определяется вероятностями образования вторичной ч-цы и её регистрации. Разрешающая способность Г.-с. характеризует возможность разделения двух g-линий, близких по энергии. Мерой разрешающей способности обычно служит относит. ширина линии, получаемой при измерении монохроматич. g-излучения; количественно она определяется отношением D?/?, где D? — ширина линии (в энергетич. единицах) на половине её высоты, ? — энергия вторичной ч-цы.
В магн. Г.-с. (рис. 1) эл-ны или позитроны возникают при поглощении .
Рис. 1. Схематич. изображение магн. g-спектрометра. В магн. поле H, направленном перпендикулярно плоскости рисунка, вторичные эл-ны движутся по окружностям, радиусы к-рых определяются энергией эл-нов и полем H. При изменении поля детектор регистрирует эл-ны разных энергий. Защита из свинца заштрихована.
g-квантов в т. н. радиаторе; их энергия измеряется так же, как и в магн. бета-спектрометрах. В радиаторе из в-ва с малым Z (Z — ат. номер) эл-ны образуются в осн. в результате Комптона эффекта, в радиаторе из в-ва с большим Z, если энергия g-кваитов невелика, эл-ны возникают гл. обр. вследствие фотоэффекта. При энергиях hw=1,02 МэВ становится возможным образование электрон-позитронных пар. В парном Г.-с. образование пар происходит в тонком радиаторе, располож. в вакуумной камере. Измерение суммарной энергии эл-на и позитрона позволяет определить энергию g-кванта.
Магн. Г.-с. обладают высокой разрешающей способностью (обычно порядка 1% или долей %), однако их .
Рис. 2. Схематич. изображение парного g-спектрометра. В однородном магн. поле H, направленном перпендикулярно плоскости чертежа, эл-ны (е-) и позитроны (е+) движутся по окружностям в разные стороны.
эффективность невелика, что приводит к необходимости применять интенсивные g-источники. Они в значит. мере вытеснены более эфф. приборами, гл. обр. сцинтилляционяыми Г.-с., к-рые также регистрируют вторичные эл-ны, возникающие при вз-ствии g-квантов с кристаллом (см. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СЧЁТЧИК), и ПП Г.-с., основанными на образовании g-квантом в ПП кристалле электронно-дырочных пар (см. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР).
Наивысшую точность измерения энергии g-квантов обеспечивают кристалл-дифракционные спектрометры, в к-рых непосредственно измеряется длина волны g-излучения. Такой Г.-с. аналогичен приборам для наблюдения дифракции рентгеновских лучей. Гамма-излучение, проходя через кристаллы кварца или кальцита, отражается плоскостями кристалла в зависимости от длины волны под тем или иным углом и регистрируется. Недостаток таких Г.-с.— низкая эффективность.
Для измерения g-спектров низких энергий (до 100 кэВ) часто применяются пропорциональные счётчики. Измерение энергии g-излучения очень больших энергий осуществляется с помощью ливневых детекторов, к-рые измеряют суммарную энергию ч-ц электронно-позитронного ливня, вызванного g-квантом высокой энергии. Образование ливня обычно происходит в радиаторе больших размеров (к-рые обеспечивают полное поглощение всех вторичных ч-ц). Вспышки флюоресценции или черенковского излучения регистрируются ФЭУ (см. ЧЕРЕНКОВСКИЙ СЧЁТЧИК).
В нек-рых случаях для измерения энергии g-квантов используется фоторасщепление дейтрона. Если энергия g-кванта превосходит энергию связи дейтрона (=2,23 МэВ), то может произойти расщепление дейтрона на протон и нейтрон (см. ФОТОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ). Измеряя кинетич. энергии этих ч-ц, можно определить энергию падающих g-квантов.
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020