Способ определения эффективности регистрации конверсионных электронов резонансными газонаполненными детекторами Советский патент 1991 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к прикладной ядерной физике и может быть использовано при регистрации мессбауэровского излучения, когда наряду с гамма-квантами испускаются конверсионные электроны.

Цель изобретения - повышение достоверности и точности измерений значения эффективности регистрации конверсионных электронов.

На чертеже показана схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит резонансный детектор 1, герметично закрывающийся крышкой 2, конвертор 3, анод 4.

Рабочий объем детектора 1 заполнен газовой смесью. За резонансным детектором размещен детектор гамма-квантоа, состоящий из сцинтилляционного кристалла 5 Nal(TI) и фотоумножителя 6. Соосно с кон- ьертором 3 и сцинтилляционным кристаллом 5 расположен мессбауэровский источник 7. Между анодом 4 и точкой нулевого потенциала включено нагрузочное сопротивление 8. С окном в боковой стенке резонансного детектора состыкован фотоумножитель 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Os

hO

4J

О

сл

Гамма-кванты, испущенные мессоауэ- ровским источником 7, попадают в конвертор 3. Часть их испытывает резонансное взаимодействие с ядрами конвертора и после переизлучения попадает в сцинтилляци- онный кристалл 5. Остальные регистрируются после неупругих взаимодействий с материалом конвертора. В режиме медленного временного анализа наблюдают мессбауэровский спек i p при постоянной скорости перемещения источника относительно конвертора и определяют количеством импульсов, зарегистрированных в течение одного и того же времени з условиях резонанса, а затем значительно увеличив относительную скорость -еремещения в отсутствии резонанса. Разность полученных значений соответствует количеству гамма - квантов , резонансно провзаимодействовав- ших в материале конвертора. Зная коэффициент конверсии и флуоресцентный выход, находят количество образовавшихся конверсионных электронов Ne и оже-элекронов М0же из выражений

Ne lofs-l exP(n«eXXl-exp(-)lo(i%

О)

Noxe - Ne- lo Ca

fsf Pt 1-ехр() o(l%

2 / uv 2 - в условиях резонанса, и

(-yieX)

М -М. Може-Ne

х/1-ехр -(ые ) вдали от него.

В (1), (2), (3) и (4) I0 - количество гамма-кван- тов резонансно провзаимодействовавших в конверторе, /ге - линейный коэффициент ослабления за счет фото- и комптон-эффектов, определяющийся как fi е п( о ф -ктк ); о ф и а к - эффективные сечения этих процессов; fs - вероятность испускания гамма-квантов без отдачи; 0 - функция Бесселя нулевого порядка, Са fana CTR X - эффективная толщина; п - атомная плотность; а -содержание резонансного изотопа, %; (Тр - эффективное сечение резонансного поглощения; fa - вероятность поглощения гамма- квантов без отдачи; X - толщина образца; а к - коэффициент конверсии для К-оболочки;

0

5

0

5

0

5

0

5 0 5

a i - коэффициент конверсии для l-ой оболочки, ш k - флуоресцентный выход К-оболоч- KM,, линейный коэффициент ослабления для рентгеновских квантов, поглощенных при создании оже-электронов.

Поскольку пространственное распределение образующихся электронов изотропно, половина их задерживается материалом подложки, а вторая испытывает обратное рассеяние. Если толщина конвертора не превышает 0,1 длины пробега конверсионных электронов в данном веществе, то более 95% электронов, испытавших обратное рассеяние, попадают в рабочий объем резонансного детектора. В аналогичных условиях при резонансном значении скорости перемещения и вдали от него в течение того же времени наблюдают мессбауэровские спектры конверсионных электронов, и по разности соответствующих значений количества импульсов определяют количество зарегистрированных слектронов. Диаметр конвертора должен быть таким, чтобы телесный угол попадающего в него пучка гамма-квантов был равен телесному углу пучка гамма-квантов, попадающих в сцинтилля- ционный кристалл 5.

Гамма-коанты, попавшие в резонансный детектор 1, могут регистрироваться как по ионизационному, так и по сцинтилляци- онному эффектам. В первом случае сигналом является измерение падения напряжения на нагрузочном сопротивлении 8, а во втором - импульс на аноде фотоумножителя 9.

Согласно общему определению эффективности (с) значение ее определяется отношением количества зарегистрированных конверсионных электронов к общему количеству образовавшихся.

При измерении эффективности регистрации конверсионных электронов резонансным электролюминесцентным детектором, в котором электроны регистрируются по сцинтилляционному эффекту, использовался конвертор из двуокиси олова толщиной 50 нм, Конвертор облучался гамма-квантами, испускаемыми мессбауэровским источником ВаЗпОз. Энергия гамма-квантов 23,8 кэВ. Энергия образуощихся в конверторе конверсионных электронов 19,6 кэВ. Резонансный детектор заполнялся газовой смесью 0,1 % CH/j + 1 % N. + Не и в рабочем обьеме детектора было создано электрическое поле типа плоского конденсатора. В этих условиях получено значение эффективности регистрации 35%.

При работе с резонансными газонаполненными детекторами знание эффективности регистрации позволяет определить абсолютные значения выхода электронов с по верхности образца, то мо ет бгть использовано при аттестации /3-источни ков по активности, и дзет созможность под- бирать оптимальный состав газовой crecv,

Способ определен ч эффектна позволяет с большой ти шос ью пог оирагь СО- СОЕ газовой гмеси, используемой для заполнения резонансных дэтркторов пропорциональных, лавинных, электролюмм- несцентных и т д

S

Формула и .ч о б р е т Р ч и п

Способ ОПОР деления эффективное и регистрации конверсионных элеклро - ов резонансными газонмполненнь;м.1 детекторами, включающий облучение мессбауэровскими гамма-квэнтами конвертора, уп лноыенного Р оабочем объеме детекторя, регистрацию

гамм -квантоп, прошедпих к нг-:р тор, отличающийся тем, что с цел ю поп (шения достовернссти и точчсст i м рений значения эффективное м оСлучаот конвертор, имеющий толщину грегы иаю щую 0, длины пробега к нвер ионмых электоонов в материале конпертсоа, рргигт- р.ГУЮг скорости счета гамма кваьто- п ус лоничх резонанснсго поглощения и г отсутствии резонансного поглощения, регистрируют оорости счета конверсионных элечтр)нса при тех же усгсвиях, находят ктичество конверсионных электпенов, попадающих в резонансный дзтзктор в еди- нчцу времени, по раз юсти скоростей с«ета электронов са- илчт количество зарегистрированных KOHRepCMOHHL x электронов и сп- редетя от эффе тивность регистрации по OTHUL.J ми о количества зарегистрирован ных к. количеству образопавшихся элечтро- нсз -онвергии

Изобретение относится к прикладной ядерной физике и может быть использовано при регистрации мессбауэровского излучения, когда наряду с гамма-квантами испускаются конверсионные электроны. Целью изобретения является повышение достоверности и точности измерения значения эффективности регистрации конверсионных электронов газонаполненными детекторами. Сущность способа заключается в том. что определится как количество провзаимодейство- вавших в конвертоое гамма-квантов, так и количество зарегистрированных в резонансном детекторе конверсионных электронов. Зная количество резонансно-провзаимо- действовавших гамма-квантов и учитывая, что при толщине конвертора, не превышающей 0,1 длины пробега конверсионных электронов в данном материале, практически все образовавшиеся электрона попадают в рабочий обьем детектора, можно определить - какую часть от образовавшегося ко- личества электронов составляет зарегистрированное количество их, т.е. эффективность регистрации. Предлагаемый способ может быть использован для определения оп гимального состава газовой смеси для заполнения детектора, 1 ил. (/) С

6 5

CZTT

8

I