Детектори для гамма-спектрометрії
Сумування сигналів від кількох генетично пов'язаних гамма-квантов.Якщо у зразку реалізується каскад гамма-переходів, вони зазвичай відбуваються практично одночасно. Існує не рівна нулю ймовірність, що каскадні гамма-кванти, що супроводжують цей розпад, потраплять у детектор та їх енергії будуть підсумовані. На рис.6 показано схему розпаду 60 Co. Утворений в результаті бета-розпаду збуджений стан 60 Ni скидає свою енергію збудження каскадом, причому середній час життя збудженого стану (2 + ) 60 Ni (7∙10 -13 с), яке відчуває другий гамма-перехід каскаду, мізерно мало в порівнянні з часом реакції спектрометра (
1 мкс). Таким чином, якщо обидва гамма-кванти потрапили в детектор і повністю в ньому поглинулися, спектрометр фіксує це так, ніби до нього потрапив один гамма-квант із сумарною енергією гамма-квантів каскаду. Імовірність таких подій визначається ефективністю реєстрації каскадних гамма-квантів, їхньою кутовою кореляцією та геометрією джерело-детектор. Схожа ситуація виникає під час реєстрації гамма-квантів, що супроводжують β + - розпад. На рис. 7. показаний спектр гамма-квантів β + -активного джерела 22 Na, де видно пік підсумовування енергії анігіляційного гамма-кванту та енергії гамма-переходу з збудженого стану на основний стан ядра 22 Ne.
Вплив обсягу детектора.На рис. 8 показано спектри 60 Co виміряні трьома германієвими детекторами різного об'єму (з різною відносною ефективністю). Спектри були нормалізовані за піками повного поглинання. Видно, що збільшення обсягу детектора веде до помітного зменшення вкладу розподілу комптонів (збільшення відношення пік/комптон (peak-to-compton ratio)). Від обсягу детектора залежать також вкладипіків одиночного та подвійного вильоту. Так, у спектрі виміряному з детектором невеликого обсягу видно тільки пік подвійного вильоту (DE), пік одиночного вильоту непомітний. При збільшенні обсягу вклад піку подвійного вильоту зменшується, а вклад піку одиночного вильоту (SE) зростає.
Детектори для гамма- та рентгенівських спектрометрів.Серед сцинтиляційних детекторів, які застосовуються в гамма-спектрометрії, лідируюче положення займає детектори NaI(Tl). Донедавна вони вважалися найкращими серед усіх сцинтиляційних детекторів з енергетичного дозволу (
10%). Детектори NaI(Tl) можуть бути виготовлені великого обсягу, відповідно, відповідно до великої ефективності та відносно недорогі. Для спектрометрії також використовуються детектори з германату вісмуту (BGO) та броміду лантану (LaBr3(Ce)). Детектори BGO мають найгірший в порівнянні з NaI(Tl) детекторами дозвіл, але через більший Z мають кращі відносини пік/комптон. Детектори нового покоління – LaBr3(Ce) мають дозвіл приблизно вдвічі кращий, ніж детектори NaI(Tl). Їх ефективність з піку повного поглинання при однакових з NaI(Tl) детекторами обсягах вище
1.3 рази. Крім того, тимчасові характеристики LaBr3(Ce) помітно кращі, ніж у NaI(Tl). Використання Ge детекторів замість сцинтиляторів, дозволило суттєво розширити можливості гамма-спектроскопії, особливо коли було освоєно технологію виготовлення германієвих детекторів великого обсягу. Енергетична роздільна здатність HPGe детекторів приблизно в 30 разів краще, ніж детекторів NaI(Tl). В результаті багато рівнів, які не були видно, були легко ідентифіковані германієвими детекторами (див. рис. 9).
Для спектрометрії рентгена з успіхом використовуються також пропорційні лічильники такремнієві детектори. На рис. 10 порівнюються спектри виміряні трьома різними детекторами.
На рис. 11 рентгенівський спектр, виміряний за допомогою Si(Li) детектора.