розсіяння може бути передана електрону (при=180о),
.
У детекторах великого обсягу частина розсіяних гамма-квантів може випробувати ще одне або кілька непружних взаємодій, в результаті яких вся енергія потрапив у детектор первинного гамма-кванта буде повністю поглинена. У зв'язку з цим, фотопік зазвичай називають піком повного поглинання. На рис.23 показаний експериментальний спектр 137Cs та його теоретична ідеалізація raquo ;. Розумієте піку повного поглинання і краю комптонівського розподілу пов'язана з енергетичним розрізненням системи.
Рис. 23 - Експериментальний спектр 137Cs та його теоретична ідеалізація
Пік зворотного розсіювання пов'язаний з комптонівським розсіюванням на матеріалах, оточуючих детектор під кутом близьким до 180о, які потім потрапляють в детектор і викликають фотоефект. Їх енергія відповідно дорівнює
На рис. 24 показана залежності перетинів фотоефекту, ефекту Комптона і утворення пар від енергії для германію та кремнію.
Рис. 24 - Залежності перетинів непружних взаємодій гамма-квантів від енергії для германію та кремнію
Від співвідношення цих перетинів залежить форма вимірюваного спектра. Так при енергії 100 кеВ перетин фотоефекту в Ge складає ~ 55 барн/атом, а перетин ефекту Комптона? ~ 18 барн/атом. Величини перетинів відносяться приблизно як 3: 1. На рис.3 показано спектр при енергії гамма-квантів 100 кеВ. При збільшенні енергії форма спектра змінюється.
Рис. 25 - Спектр на HPGe детекторі при енергії 100 кеВ. Сумарна кількість відліків в піке повного поглинання? 3000, в Комптонівське розподілі - 1000
Рис. 26 - Спектр на HPGe детекторі при енергії 1 МеВ. Сумарна кількість відліків в піке повного поглинання? 1000, в Комптонівське розподілі? 90000
Так при енергії 1 МеВ ставлення комптонівського перетину до перетину фотоефекту складає ~ 90. На рис. 4 показаний спектр при енергії гамма-квантів 1 МеВ.
Освіта пар електрон-позитрон стає можливим при енергії гамма квантів великих 2mc2=тисячу двадцять-дві кеВ. При цьому вся енергія гамма-кванта передається електрона і позитрона. Якщо і електрон і позитрон поглинуться в речовині детектора, то сумарний імпульс буде пропорційний енергії гамма-кванта і подія буде зафіксовано в піку повного поглинання. Однак позитрон може проаннігіліровать. При цьому утворюються два гамма кванта, кожен з енергією 511 кеВ. Якщо один з цих анігіляційних гамма-квантів, що не вступивши у взаємодію, вилетить з детектора, то сумарна енергія поглинена в детекторі буде E?- 511 кеВ. Такі події будуть робити внесок у так званий пік одиночного вильоту (див. Рис. 5). Якщо з детектора вилетять обидва анігіляційних гамма-кванта, то ця подія буде зафаксіровано в піке подвійного вильоту (E? - 1022 кеВ).
Рис. 27 - Спектр джерела гамма-квантів з енергією E? gt; Одна тисяча двадцять дві кеВ
Підсумовування сигналів від декількох генетично пов'язаних гамма-квантів.
Якщо у зразку реалізується каскад гамма-переходів, вони як правило, відбуваються практично одночасно. Існує не рівна нулю ймовірність, що каскадні гамма-кванти, що супроводжують даний розпад, потраплять в детектор і їх енергії будуть підсумовані. На рис.6 показана схема розпаду 60Co. Утворилася в результаті бета-розпаду збуджений стан 60Ni скидає свою енергію збудження каскадом, причому середній час життя збудженого стану (2+) 60Ni (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-кванта потрапили в детектор і повністю в ньому поглинулися, спектрометр фіксує це так, як ніби в нього потрапив один гамма-квант з сумарною енергією гамма-квантів каскаду. Імовірність таких подій визначається ефективністю реєстрації каскадних гамма-квантів, їх кутовий кореляцією і геометрією джерело-детектор. Схожа ситуація виникає при реєстрації гамма-квантів, супроводжуючих? ??+ - Розпад. На рис. 7. показаний спектр гамма-квантів? + - Активного джерела 22Na, де видно пік підсумовування енергії анігіляційного гамма-кванта і енергії гамма-переходу зі збудженого стану на основний стан ядра 22Ne.
Рис. 28 - Схема розпаду 60Co
Бета розпад 60Co в основному відбувається на збуджений стан 4+ 60Ni, який супроводжується каскадної емісією Е2 двох гамма-квантів з енергіями E? 1=1.17 МеВ, E? 2=1.33 МеВ.
Рис. 29 - Схема? + - Розпаду 22Na
У результаті анігіляції позитронів виникають гамма-кванти з енергією 0.511 МеВ. Бета-розпад відбувається в основному на збуджений стан 22Ne з енергією 1.274 МеВ, яке відчуває гамма-перехід на...
