Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
= 2,36 У? f(E) E VEJW V(E)E' (4-17)
В рассматриваемых случаях энергетическое разрешение детектора— функция энергии частицы [см. (4.16)]. При линейной связи амплитуды сигнала V с энергией E энергетическое разрешение детектора обычно тем лучше, чем выше энергия частицы. Величина энергетического разрешения уменьшается с ростом энергии как IfVrE.
Вычисление энергетического разрешения r\ = АЕ/Е по средне-квадратическим флуктуациям сигнала, обусловленного характером взаимодействия частиц с веществом, позволяет оценить только нижний предел і]. На самом деле имеется еще много различных аппаратурных факторов, которые могут значительно ухудшить энергетическое разрешение. Это шумы измерительных устройств, это неоднородности детекторов, это краевые эффекты (пробег не каждой частицы может уложиться в чувствительном объеме детектора) и т. д.
Экспериментальное определение энергетического разрешения сводится к измерению спектра сигналов при облучении детектора моноэнергетическими пучками частиц и одновременно функциональной зависимости среднего значения сигнала от энергии частиц, т. е. V = f (E). При линейной зависимости сигнала от энергии частиц функцию / (E) можно установить при измерении средних значений сигналов от двух групп моноэнергетических частиц. При измерениях спектра сигналов необходимо, чтобы ширина канала измерительного устройства была по крайней мере в 5—10 раз меньше, чем ширина функции G (Е, V) на полувысоте при заданном значе-
101 нии энергии мастиці?. В противном случае измерение энергетического разрешения и функциональной зависимости между средним значением сигнала и энергий частиц может имечь недостаточную точность.
§ 4.4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕГИСТРАЦИИ
При измерении числа частиц, попадающих в детектор, требования к функции отклика детектора очень скромные — эта функция определяет только вероятность создания и регистрации сигнала измерительным устройством при попадании частицы в детектор. Не каждая частица (особенно незаряженные—фотон, нейтрон) провзаи-модействует с детектором при попадании в него. Более того, даже если взаимодействие и произошло, то сигнал будет зарегистрирован тогда, когда его значение будет превышать уровень чувствительности регистрирующей системы. Вероятность регистрации может зависеть от вида излучения и его энергии, размеров детектора, удаленности н геометрической формы источников излучения, уровня дискриминации регистрирующего устройства (уровня чувствительности).
Вероятность регистрации можно нормировать по-разному: к активности источника, к числу частиц, попавших в детектор, к потоку частиц в том месте, где расположен детектор. В зависимости от этого вероятности регистрации будут различными, и функции отклика носят разные названия. Дадим определения некоторым из них, наиболее распространенным.
Эффективность детектора ed —это отношение числа зарегистрированных сигналов (импульсов, треков, световых вспышек и т. д.) к числу частиц, попавших в детектор.
Чувствительность детектора Sd — это отношение числа зарегистрированных сигналов в единицу времени к потоку частиц в месте, где расположен детектор излучения.
Светосила L — это отношение числа зарегистрированных сигналов к числу частиц, испущенных источником. Светосила, как это следует из определения, существенно зависит от взаимного расположения детектора и источника излучений, поэтому она скорее характеризует измерительное устройство в целом, чем сам детектор. В дальнейшем, говоря о светосиле, будем всегда иметь в виду светосилу измерительного устройства.
Из приведенных определений ясно, что и L являются безразмерными величинами и могут принимать значения в пределах от О до 1. Чувствительность детектора имеет размерность площади и может принимать значения в области ^ 0. Эффективность, светосила и чувствительность связаны между собой, однако эти связи в общем случае оказываются достаточно сложными. Эффективность и светосила имеют простую связь, если известна эффективность детектора при данном взаимном расположении детектора и источника излучения. Тогда
L = edAQ,
102 где AQ — средний телесный угол, под которым «виден» детектор из источника. Эффективность детектора просто выражается через функцию отклика. Так, для данной энергии излучения
t(E)=\ G (Е, V)dV,
vB
(4.18)
где Vb — уровень чувствительности регистрирующего устройства.
Вычисление эффективности и чувствительности детекторов не всегда оказывается простой задачей. В общем случае, чтобы вычислить эффективность и чувствительность детектора Для ^ частиц определенной энергии, необходимо знать угловое распределение излучения в месте расположения детектора. Кроме того, следует предположить, что детектор не возмущает поле излучения заметным образом. И, наконец, имеет смысл считать, что поле излучения на расстояниях, сравнимых с размерами детектора, не изменяется*.
Пусть угловое распределение моноэнергетического потока излучения задано функцией Ф (Q) в сферической системе координат (рис. 4.4). Количество излучения, попадающего внутрь детектора через элемент его поверхности
