Файл: Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами..pdf

высоты пика. Это связано с тем, что верхняя часть пика, как правило, меньше искажена хвостом и поэтому она более сим­ метрична. Для расчета положения пика (в единицах каналов) используют формулу

(5.21)

где Ni — количество отсчетов (импульсов) в канале.

При использовании приведенной методики для группы пиков необходимо следить, чтобы положение пиков определялось по значениям информации каналов при одних и тех же относитель­ ных значениях сечения пика.

В заключение необходимо отметить, что указанные способы аналитического представления формы пика и определения энер­ гии у-квантов можно проводить при числе каналов, лежащих выше полувысоты пика, по крайней мере не менее 10. Для выполнения этого требования необходимо обеспечить при изме­ рениях соответствующий выбор усиления и уровня экспандирования. Следует учитывать также, что при малом числе отсче­ тов в канале и малом числе каналов в пике возможны значитель­ ные погрешности расчетов.

§ 5.4. Э Ф Ф Е К Т И В Н О С Т Ь Р Е Г И С Т Р А Ц И И у -К В А Н Т О В

В практике физического эксперимента экспериментаторам необходимо определять точные метрологические характеристики ■блоков детектирования с германиевыми ППД. Одна из важней­ ших характеристик — вероятность образования сигнала в ППД при попадании в него у-кванта. Этот параметр обычно связы­ вают с такими понятиями, как эффективность регистрации или детектирования и чувствительность детектора.

В отличие от широко распространенных блоков детектирова­ ния с газоразрядными и сцинтилляцнонными счетчиками, кото­ рые имеют жесткую механическую фиксацию и, следовательно, привязку чувствительного объема детектора по отношению к внешней поверхности блока детектирования, в блоках детекти­ рования с ППД такой однозначной привязки пока, к сожалению, не существует. Это обусловлено тем, что: а) монокристаллы гер­ мания, из которых делаются заготовки ППД, могут отличаться

дрейфа ионов лития и проведения финишных операций (вырав­ нивание) получаемая толщина чувствительной области может несколько отличаться от требуемой; г) в процессе подготовки детектора к установке в криостат его подвергают механической ■обработке (шлифование, химическое травление и др.), в резуль­ тате чего могут быть удалены неконтролируемые количества полупроводникового материала чувствительной области.

217

На современном технологическом уровне практически отсут­ ствует возможность получения идентичных по своей конфигура­ ции детекторов. Этим можно объяснить то, что невозможно из­ готовить идентичные блоки детектирования с ППД, несмотря на то, что сравнительно просто изготовить идентичные по своим механическим характеристикам криостаты.

Эти причины приводят к тому, что экспериментатору прихо­ дится рассматривать блок детектирования с германиевым ППД как некий «черный ящик», целиком полагаясь иа номенклатуру параметров блока детектирования, приводимую изготовителем ППД. Конечно, определить точную конфигурацию ППД и его месторасположение в криостате возможно, например, если про­ сматривать криостат в рентгеновских лучах. Можно и вскрыть криостат, проведя при этом визуальное наблюдение и измере­ ния. Однако изготовитель детекторов в таком случае снимает с себя всякую ответственность за сохранение или восстановление после таких манипуляций первоначальных характеристик ППД.

Рассмотренные особенности блоков детектирования с герма­ ниевыми ППД приводят к тому, что экспериментатор имеет воз­ можность использовать в своей повседневной работе с ними только внешние размеры блока детектирования: центр крышки колпака криостата, 'прикрывающей ППД, и расстояния от неелибо от боковой поверхности колпака до источника у-квантов. Эти свойства блоков детектирования наложили свой отпечаток на методику определения эффективности регистрации у-квантов.

Основная характеристика блока детектирования с германие­ вым. ППД— вероятность образования выходного сигнала ППД при попадании в него у-кванта, в технической литературе этот параметр называют счетной эффективностью еРЧ. Образованный выходной сигнал ППД может быть обусловлен как полной, так и неполной потерей энергии у-кванта в пределах чувствительной области ППД. Однако знать величину счетной эффективности экспериментатору, имеющему дело с ядерной спектрометрией, недостаточно, поскольку для этой категории исследователей больший интерес представляет знание величины эффективности регистрации у-кваитов в пике полного поглощения. Переход от счетной эффективности к эффективности регистрации в пикеполного поглощения можно легко получить, если известна вели­ чина фотовклада (см. рис. 5.12). Именно поэтому счетная эф­ фективность— скорее радиометрическая характеристика ППД, нежели спектрометрическая. Рассчитанные значения счетной эф­ фективности для планарных детекторов при различных значе­ ниях геометрических факторов приведены на рис. 5.14 [100].

В работе [101] приведены данные по фотовкладам, которыми можно воспользоваться для перехода от счетной эффективности к эффективности регистрации в пике полного поглощения.

Более часто для характеристики ППД используют понятие абсолютной эффективности регистрации в пике полного погло­

218

щения Бабе, которую определяют как количество импульсов в

пике полного поглощения ВЛ^-, отнесенное к количеству у-кван- i

тов Nv, испущенных источником у-излучеиия за время пзмереимя еабс= 2Лh!Ny. При использовании экспериментальных дан­

ных о количестве зарегистрированных импульсов в пике полного поглощения необходимо учитывать возможные просчеты импуль­ сов, обусловленные наложениями сигналов и мертвым временем

мость эффективности от энергии у-квантов. Типичные зависи­

Бабе, обычно приводят при произвольных значениях расстояния

ты измерений и тем самым точно установить характер связи между ними. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, обычно бывает трудно установить, на каком расстоянии от цен­ тра крышки криостата находится эффективный центр ППД, что не позволяет использовать закон обратных квадратов расстоя­ ний для пересчета значений эффективности. Во-вторых, при ма­ лых расстояниях между детектором и источником существеннее

219

сказываются краевые эффекты, приводящие к кажущемуся па­ дению эффективности [5, 102]. Отсюда следует, что при малых расстояниях эффективность регистрации в пике •полного погло­ щения трудно поддается пересчету из-за резкого влияния гео­ метрии измерения и соотношений геометрических размеровисточника и чувствительной области ППД на телесные углы, в пределах которых происходит регистрация у-квантов, а также из-за значительной неоднородности плотности потока у-квантов, падающих на входное окно ППД. По этим причинам эффектив-

Рис. 5.15. Зависимость абсолютной эффек­

у-кванты “ 6Ra; Н-----у-кванты 207Bi.

ность регистрации в пике полного поглощения при малых рас­ стояниях между источником и детектором, когда линейные размеры чувствительной области ППД или источника сравнимы с расстоянием между ППД и источником, определяют индиви­ дуально в каждом конкретном случае (например, при измере­ ниях малых активностей и использовании ППД в активацион­ ном анализе).

Для пересчета эффективности детектора при изменении рас­ стояния источник — детектор можно воспользоваться методикой, связанной с определением эффективного центра ППД [103, 104]. Обычно эффективный центр ППД определяют по результатам двух измерений эффективности регистрации при разных рас­ стояниях источник — детектор г, и г2. В этом случае отношение эффективностей e(ri) и е(г2) определяют по формуле

220