Физическая энциклопедия - гамма-спектрометр

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. .