Файл: Кузнецов, Р. А. Активационный анализ.pdf

Иногда в у-спектрометрических исследованиях применяют коллиматоры — толстые пластины из свинца с небольшим от­ верстием посередине. Коллимация у-излучения уменьшает веро­ ятность ряда вторичных процессов, что упрощает получаю­ щийся спектр и облегчает его обработку. С другой стороны, коллиматор сильно уменьшает абсолютную эффективность спек­

метра сильно зависят от размеров кристалла. Прежде всего с ростом последнего при регистрации жесткого у-излучения (выше 0,5 Мэе) увеличивается эффективность спектрометра по пику полного поглощения и уменьшается комптоновское распределе­ ние. Однако одновременно с ростом размеров кристалла ухуд­ шается разрешение и возрастает стоимость. Дополнительным следствием является также увеличение фона спектрометра, кото­ рый примерно пропорционален объему кристалла.

Фон прибора представляет результат воздействия на сцин­ тиллятор трех основных компонентов: 1) космического излуче­

Порядковый номер Ge равен 32, плотность — 5,33 г/см3. Современная технология пока не позволяет получать детекторы столь же больших размеров, что и кристаллы Nal(TI). Неболь­ шой заряд ядер Ge и недостаточные объемы детекторов при­ водят к относительно низкой эффективности полупроводниковых спектрометров к у-излучению.

(рис. 45). Обязательным элементом спектрометра становится сосуд Дьюара, который поддерживает' низкую температуру де­ тектора в течение длительных интервалов времени между двумя заполнениями жидким азотом (от 6 до 15 дней в зависимости от объема сосуда Дьюара).

6:163

Величина сигнала полупроводникового детектора довольно мала (на уровне милливольт), поэтому к входным параметрам предусилителя (входная емкость, уровень шумов) предъяв­ ляются весьма жесткие требования. Для понижения уровня шумов предусилителя, которые могут положить предел разре­ шению спектрометра, его также приходится охлаждать до низ­ кой температуры.

Вследствие высокого энергетического разрешения полупро­ водникового детектора анализатор для одновременного измере­ ния у-излучения в широком энергетическом интервале (до 2—3 Мэе) должен иметь не менее 4000 каналов. Это довольно сложный и дорогой прибор. При этом в случае анализа слож­ ных объектов количество получающейся информации настолько велико, что ручная обработка спектров становится затрудни­ тельной и приходится прибегать к помощи электронных вычис­ лительных машин.

Так же, как и в случае сцинтилляционных детекторов, пара­ метры полупроводникового спектрометра зависят от размеров Ge(Li)-детектора. Глубина дрейфа ионов лития, которая может быть достигнута за приемлемый интервал времени, едва превы­ шает 1,0 см, что при площади около 10 см2 дает объем всего 10 см3. Детектор в виде такого диска носит название планар­ ного. Получение детекторов большего объема требует особого подхода. Найример, в цилиндре из Ge делают отверстие и осу­ ществляют дрейф лития со всех поверхностей детектора, кроме одной. Это так называемые коаксиальные детекторы. Наиболь­ ший достигнутый объем коаксиального детектора составляет около 200 см3. Правда, увеличение объема детектора связано с некоторой потерей энергетического разрешения.

§ 5. Аппаратурная форма линии гамма-спектрометра

Форма амплитудного распределения, которое получается на выходе гамма-спектрометра при регистрации моноэнергетического у-излучения, является сложной и зависит от многих фак­ торов. Конечно, форму амплитудного распределения в первую очередь определяют основные процессы взаимодействия у-излу- чения с веществом детектора. С другой стороны, на форму амплитудного распределения оказывает определенное влияние ряд факторов, обусловленных протеканием вторичных про­ цессов в детекторе, особенностями конструкции гамма-спектро­ метра, составом измеряемой смеси радиоизотопов. Важное значение имеют также вещественный состав, масса и геометри­ ческая форма пробы, излучение которой подвергается у-спек- трометрическому анализу.

Если экспериментальные условия скорректированы таким образом, чтобы влияние всех побочных факторов стало незна­ чительным, то типичная форма амплитудного распределения

164

165