Радиометрический сигнал что это
Перейти к содержимому

Радиометрический сигнал что это

Радиометрия

Радиометрическая дефектоскопия представляет собой группу методов, в которых информация о качестве изделия получается по результатам регистрации изменения интенсивности излучения с помощью ионизационных приборов. Все системы радиометрического контроля содержат источник излучения, детектор, электронную систему обработки информации и регистрирующий или показывающий прибор (рис. 3.39).

Обобщенная схема радиометрической дефектоскопии

Рис. 3.39. Обобщенная схема радиометрической дефектоскопии:

  • 1 — источник излучения; 2контролируемый объект; 3детектор;
  • 4 — система обработки информации; 5регистрирующий прибор

В качестве источников излучения применяют, в основном, радиоизотопные источники у-излучсния и ускорители, реже — рентгеновские аппараты и источники нейтронов. В качестве детекторов — сцинтил- ляционные кристаллы с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ), газоразрядные и полупроводниковые счетчики.

Таблица 3.19

Толщина контролируемого материала, мм

Детекторы в зависимости от вида выходного сигнала разделяются на аналоговые и дискретные. При дискретном измерении определяется число импульсов на выходе детектора и могут возникнуть погрешности измерений двух видов: статистические и аппаратурно-статистические. При аналоговом измерении можно определить суммарный сигнал и возможные погрешности трех видов: аппаратурные погрешности, статистические погрешности и аппаратурно-статистические погрешности.

Аппаратурная погрешность обусловлена в основном случайными изменениями параметров элементов, включенных в схему регистрации (дрейф коэффициента усиления). Ее можно характеризовать среднеквадратическим отклонением аа выходного сигнала. Статистическая радиационная погрешность определяется флуктуациями потока фотонов или частиц ионизирующих излучений и характеризуется средним квадратичным отклонением ор.

В счетной схеме регистрации измеряемой величиной является показание пересчетного устройства за время /и. В стационарном режиме работы, когда фиксируется установившееся эффективное число статистически независимых импульсов N. = Q0N, где А—число ионизирующих частиц, поступающих на детектор за время 1и, ар = (N) 0 — 5 . В аналоговой схеме регистрации измеряемой величиной является напряжение u(t) на интегрирующей цепочке RC, возникающее при поступлении на нее от формирователя дозируемых импульсов заряда ДQ со средней частотой v. При условии, что t = 0 соответствует началу поступления импульсов зарядов, справедливы соотношения:

а для установившегося процесса (при / —> оо):

и0 = vAQR, ои0 2 = у(Д0Л) 2 /2т, 50 = l/(2vr)4 Для схем без формирователя дозируемых импульсов заряда эти выражения нужно умножить на коэффициент к, который изменяется в пределах 1—1,5.

Аппаратурно-статистическая погрешность обусловлена наличием «мертвого» времени детектора, пересчетного устройства или счетчика, так как эти элементы после поступления на них импульсов тока или напряжения не регистрируют следующий импульс, пока не пройдет определенное время. Эта погрешность учитывается соотношениями между скоростью счета на выходе п и средней частотой v поступления импульсов на вход детектора: п = vexp(-vtn); v = w(l — лтв), где тп и т _ «мертвое» время элементов-регистраторов электрических импульсов.

Важным аспектом радиометрического контроля является связь между входными параметрами рабочей схемы детектора-регистратора сигналов и параметрами контролируемого объекта. Источник излучения создает на поверхности КО плотность потока фотонов (рпо. Коллиматор дефектоскопа имеет прямоугольное окно с размерами ?>в (высота) и b (ширина). КО, выполненный из материала с коэффициентом линейного ослабления излучения источника р и имеющий дефект размером ? « h, где h — толщина КО, перемещается со скоростью v (рис. 3.40). Тогда средняя скорость счета регистрируемых импульсов составит

где v0 = (?o(pn0D|6e» , ‘ h — эффективное число импульсов при сканировании бездефектных участков КО.

Схема радиометрического контроля движущеюся объекта с дефектом

Рис. 3.40. Схема радиометрического контроля движущеюся объекта с дефектом:

Iисточник излучения; 2контролируемый объект; 2коллиматор; 4блок детектирования

Для счетных схем регистрации с учетом обобщенного квантового выхода системы регистрации (детектора), определяемого соотношением Qd = (^ /^ )*, при времени накопления сигнала / = DJv отношение сигнал/шум составляет где Vg = s 3 , П = bv — производительность контроля по площади; к = 0,5—1 — коэффициент, учитывающий, что в момент окончания и начала отсчета в канал регистрации поступает информация не от всего дефекта.

Критерием выявления дефекта считается условие q> к, где, например, к = 3. Тогда

где Ак = Db — площадь коллиматора.

Для токовых схем регистрации при т = 0,8Db/v и t = DJv

При дифференциальном методе измерения (рис. 3.41) за КО симметрично оси рабочего пучка излучения размещают блок с двумя детекторами. При идентичных параметрах каналов измерения с использованием вычитающих схем детерминированные погрешности взаимно уничтожаются.

Схема дифференциального контроля

Рис. 3.41. Схема дифференциального контроля:

  • 1 — источник излучения; 2контролируемый объект; 3дефект;
  • 4 — коллиматоры; 5преобразователь рентгеновских фотонов в кванты света; бпреобразователь квантов света в электрический сигнал;
  • 7 — схема сравнения

К достоинствам радиометрии относятся: высокая чувствительность к выявлению дефектов; возможность бесконтактного контроля движущихся объектов при их поточном производстве с организацией обратной связи в технологическом процессе их изготовления; высокое быстродействие электронной аппаратуры, обусловленное электрической природой выходного сигнала.

К недостаткам следует огнести: интегральность получаемой информации (наряду с сигналами о наличии дефектов приходят сигналы об изменениях геометрии контролируемого объекта, например, шероховатости и др.); влияние рассеянного излучения в контролируемом объекте; связь чувствительности метода с производительностью (резкое снижение последней при стремлении получить высокую чувствительность).

Радиометрический сигнал что это

Радиометрические методы анализа основаны на измерении излучений, испускаемых радиоактивными элементами. Для регистрации излучений применяют специальные установки с использованием счетчиков Гейгера—Мюллера (рис. 73). При действии приемник радиоактивных излучений в нем возникает электрический ток в виде кратковременных импульсов, которые специальной радиотехнической аппаратурой усиливаются, выравниваются по величине и поступают на регистрирующее счетное устройство.

Радиометрические методы анализа отличаются рядом преимуществ по сравнению с химическими методами. Прежде всего следует отметить их высокую чувствительность, которая значительно выше чувствительности химических и других физических и физико-химических методов анализа.

Чувствительность этих методов характеризуется, например, следующими данными:

Эти методы анализа применяются для количественного определения микропримесей различных элементов в металлах и неметаллах высокой степени чистоты.

Следует отметить, однако, что точность радиометрических методов невысока и составляет (относительных). Химические методы анализа отличаются более высокой точностью. Но там, где обычные весовой и объемный методы анализа дают большие ошибки, как, например, при определении ничтожно малых примесей, радиометрические методы являются незаменимыми.

Различают следующие радиометрические методы:

1. Метод изотопного разбавления. Метод изотопного разбавления, как указывает само название, основан на разбавлении соединения, меченного радиоактивным изотопом, неактивным компонентом смеси. Для этого к анализируемой смеси добавляют некоторое количество соединения, меченного одним из радиоизотопов и по своему составу совпадающего с определяемым компонентом.

При этом удельная активность соединения, меченного радиоактивным изотопом, уменьшится. Если выделить часть анализируемого вещества, то можно определить конечную удельную активность. Зная начальную и конечную удельные активности, легко вычислить содержание определяемого вещества.

Преимущество этого метода анализа заключается в том, что отпадает необходимость в количественном выделении определяемого вещества при условии полного смешения изотопов. Достаточно выделить лишь часть его в химически чистом виде.

Рис. 73. Установка для регистрации радиоактивных излучений: а — счетчики Гейгера—Мюллера; б — внешний вид счетной установки; в — схема счетной установкм; 1 — газовый счетчик; 2 — высоковольтный выпрямитель; 3 — усилитель; 4 — пересчетное устройство; 5 — электромеханический счетчик.

Если некоторое количество вещества, отвечающее по составу определяемому соединению, имеет массу и радиоактивность А, то его удельная активность 1г равна:

При добавлении точного количества такого вещества к определенной навеске анализируемого неактивного соединения удельная активность смеси будет равна:

Решая систему приведенных выше уравнений, получим:

где — объем радиоактивного раствора с известной концентрацией С — объем исследуемого раствора; — концентрация анализируемого раствора.

В случае если , формула (1) принимает вид:

Метод изотопного разбавления имеет преимущество перед другими радиометрическими методами в тех случаях, когда полное выделение исследуемого вещества из анализируемой смеси затруднительно или невозможно.

2. Радиоактивационный анализ. Принцип этого метода заключается в переводе стабильных изотопов элемента в радиоактивные, измерение радиоактивности которых служит критерием содержания данного элемента в анализируемом объекте. Для этого анализируемые образцы подвергают облучению, например, в атомном реакторе.

Активность измеряют при помощи специальных счетных устройств.

Период полураспада и энергия излучения являются специфичными для индивидуальных радиоизотопов, т. е. применяя радиоактивационный анализ, можно контролировать чистоту получаемых веществ.

Измерив радиоактивность и зная время облучения, интенсивность потока облучающих частиц, соответствующие ядерно-физические данные определяемого элемента, можно вычислить его весовое количество.

Одновременно с исследуемым веществом облучают стандартные образцы, содержащие точно известные количества определяемых элементов. Сравнивая в одинаковых условиях активности определяемого вещества и стандартных образцов, можно вычислить содержание определяемого элемента.

Радиоактивационный метод отличается многими преимуществами по сравнению с другими методами анализа. Метод обладает высокой чувствительностью. Основным недостатком его является то, что не все элементы можно определять этим методом. Образующийся после облучения радиоактивный элемент должен иметь сравнительно большой период полураспада, достаточный для того, чтобы можно было успеть провести химическое разделение и измерение активности выделенного элемента.

Применяя радиоактивационный метод анализа, можно определять микроколичества различных элементов в морской воде; редкоземельных металлов в рудах; золото, платину, палладий и иридий в серебре и никеле; никель, кобальт, медь, мышьяк, теллур в сурьме и т. д.

К числу радиометрических методов анализа также относятся: радиохроматография, нейтронная абсорбциометрия, радиометрическое титрование и др.

Радиометрические приборы

В настоящее время существует много разнообразной аппаратуры для количественного определения интенсивности радиоактивного излучения. Такие приборы называются радиометрами. Для лабораторных исследований применяют радиометры с пересчетным устройством, позволяющим регистрировать каждый импульс тока, возникающий в счетчике. Лабораторные радиометры, состоящие из отдельных блоков, называются радиометрическими установками. Примером может служить установка Б-1, состоящая из высоковольтного выпрямителя — стабилизатора ВСЭ-2500, блока БГС с панелью для крепления счетчика, пересчетного устройства ПС-64, электромеханического счетчика и секундомера. По своей конструкции это наиболее простая установка лабораторного типа. По схеме установки Б-1 легко проследить назначение и работу отдельных ее узлов (рис. 7).

Радиометрический сигнал что это

Учебное пособие представляет собой сборник материалов к курсу лекций «Измерение ионизирующих излучений» в течение многих лет читаемых профессором И.Н.Бекманом студентам кафедры радиохимии химического факультета МГУ, а также слушателям некоторых институтов, как в России, так и за рубежом. В курсе рассматриваются детекторы a -, b — и g -излучений и нейтронов: ионизационные детекторы, черенковские счётчики, сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы, а также техника авторадиографии (как с использованием фотоматериалов, так и без). Отдельная глава посвящена детекторам элементарных частиц. Значительное внимание уделено электронной аппаратуре, используемой для регистрации и спектроскопии излучений. В последней части курса изложена радиометрия твёрдых тел, жидкостей и газов. Курс лекций предназначен для лиц, профессионально имеющих дело с измерением радиоактивных излучений (радиометристы-дозиметристы, радиохимики, геологи, экологи и др.). Излагаемый материал будет полезен и для тех, кто интересуется свойствами радиоактивных излучений и элементарных частиц, способами их качественного и количественного анализов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Наша биосфера всю свою историю находилась и находится во взаимодействии с ионизирующими излучениями. Под ионизирующими излучениями (радиацией) понимают поток частиц или квантов электромагнитного излучения, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации и возбуждению его атомов и молекул. К ним относятся потоки электронов, позитронов, протонов, a -частиц, нейтронов, рентгеновское и g -излучение. Сюда же следует отнести потоки дейтронов, тритонов и других ионов или частиц – компонентов космического излучения или ускоренных на ускорителях до высоких энергий.

Рис.1 Шкала длин волн.

Длины волн электромагнитного излучения простираются в широком диапазоне (Рис.1). В данной лекции нас будут интересовать волны с длиной волны 10 нм и меньше, т.е. бы будем заниматься проблемой регистрации волн и частиц с энергией выше 20 кэВ.

Качественный и количественный анализ ионизирующих излучений необходим в различных областях науки и техники: ядерной физике, физике элементарных частиц, радиохимии, технике радиоактивных индикаторов, радиационной химии, радиационном материаловедении, дефектоскопии в сельском хозяйстве, медицине, экологии, геологии, атомной энергетике, в технологиях ядерно-топливного цикла, дозиметрии и радиационной безопасности, в практике обитаемых космических полётов и т. д. и т.п. Поэтому методы измерения ядерных излучений постоянно и весьма активно развиваются.

Методы регистрации радиоактивных излучений могут быть классифицированы по характеру взаимодействия излучения с веществом и по способам их измерения. Заряженные ядерные частицы могут быть обнаружены по их ионизирующему действию. Нейтральные частицы, например нейтроны и гамма-кванты, непосредственно не производят ионизации, однако, взаимодействуя с ядрами, могут вызвать образование вторичных заряженных частиц.

Работа детекторов излучения основана на взаимодействии излучений с веществом детектора. Энергия излучения, поглощённая непосредственно или с помощью специальных устройств, вызывает в цепи детектора излучения электрический ток, прохождение которого регистрируется измерительными схемами. В некоторых случаях результаты взаимодействия излучения с веществом могут наблюдаться, например, по потемнению фотоплёнки, свечению фосфоров. Однако в радиометрической практике наиболее широко применяются простые и надёжные детекторы излучения, позволяющие использовать электрические схемы регистрации.

Для получения необходимой информации о составе и характеристиках радиации, её преобразуют чаще всего с помощью соответствующих приборов в электрические сигналы, которые затем измеряют, сортируют и регистрируют радиометрической аппаратурой. Радиометрические приборы состоят из детекторов, в которых происходит преобразование энергии излучения в электрическую или др. сигналы, и регистрирующих устройств. Детекторы могут быть ионизационными, сцинтилляционными, трековыми и другими в зависимости от того, на каком из эффектов основано их действие. По агрегатному состоянию рабочего тела различают газонаполненные, жидкостные, твердотельные детекторы; по типу регистрируемого излучения-детекторы a -частиц, b -частиц, g -квантов, нейтронов. Существуют два метода измерения излучений ионизационными детекторами. Первый состоит в измерении среднего значения постоянного тока интегрирующей ионизационной камеры посредством электрометрического усилителя. Этот метод наиболее простой. Второй метод заключается в счёте числа импульсов, вырабатываемых соответствующим детектором под действием излучения. Этот метод намного более чувствителен. Кроме того, рабочий сигнал импульсных камер, пропорциональных и сцинтилляционных счётчиков содержит информацию двух видов: число импульсов говорит об интенсивности радиации, амплитуда импульсов – об энергии частиц. Амплитуда импульсов измеряется посредством многоканальных анализаторов. Развитие импульсных ускорителей частиц привело к разработке специальных быстродействующих счётных установок. Необходимость детального изучения ядерных процессов потребовало создание координатных детекторов (камера Вильсона, пузырьковая камера и др.).

В данном небольшом курсе лекций мы попытались отразить все существующие на сегодня методы регистрации ионизирующих излучений. Начнём рассмотрение с традиционных детекторов радиации: ионизационных детекторы (ионизационные камеры, пропорциональные счётчики, счётчики Гейгера-Мюллера), сцинтилляционные и черенковские счётчики, полупроводниковые детекторы) в плане их применения для регистрации a-, b- и g-излучений. Затем перейдём к довольно специфическим методам регистрации нейтронов. Важнейшую составляющую системы регистрации (усилители, дискриминаторы, счётные устройства, анализаторы и т.п. мы рассмотрим весьма коротко). Более подробно мы остановимся на спектроскопии ядерных излучений, в том числе – нейтронов. Изложение будет касаться основных компонентов радиометрических устройств, но мы также упомянем некоторые приборы, выпускаемые в настоящее время серийно. Вторая часть курса посвящена технике авторадиографии. Здесь основное внимание будет уделено использованию фотоматериалов для целей макро- и микро (трековой) авторадиографии, но всё же будут упомянуты и альтернативные методы авторадиографии (применение плёночных полимерных трековых детекторов, окрашиваемых плёнок и др.). Третья часть курса посвящена координатным детекторам элементарных частиц (камера Вильсона, пузырьковая камера, искровая камера и др.) и методу калориметрии. Четвёртая часть посвящена радиометрии, т.е. совокупности методов измерений активности радионуклидов в радиоактивных источниках – твёрдых, жидких или газообразных. Здесь существенное внимание уделено методам достоверной регистрации нестационарных концентраций движущихся флюидов.

Данный курс лекций читается в тандеме с курсами: «Радиоактивность и радиация» и «Обработка результатов радиометрии и радиохимического эксперимента». Материалы для них можно найти на том же сайте httm//profbeckman.narod/ru/.

(Тексты в формате PDF)

Для получения необходимой информации о радиоактивном распаде, ионизирующее излучение преобразуют чаще всего с помощью соответствующих детекторов в электрические сигналы, которые затем измеряют, сортируют и регистрируют радиометрической аппаратурой.

Детектор (индикатор) излучения – объект, позволяющий обнаружить наличие ионизирующего излучения путем непосредственного взаимодействия с веществом этого объекта.

Применяемые типы детекторов рассчитаны на регистрацию различных видов излучения (альфа- и бета-частиц, рентгеновского и гамма-излучения, нейтронов, протонов и т.п.) в широком диапазоне их энергии. Обычно они используются для определения состава излучения и измерения его интенсивности, измерения спектра энергий частиц, изучения процессов взаимодействия быстрых частиц с атомными ядрами и процессов распада нестабильных частиц.

В небольшой серии лекции мы рассмотрим наиболее широко используемые детекторы a -, b — , g — и нейтронного излучения, акцентируя внимание на принципах их действия и характеристиках. Здесь мы ограничимся ионизационными детекторами и черенковскими счётчиками. Использование для целей детектирования других эффектов, сопровождающих прохождение излучений через вещество будет рассмотрено в последующих лекциях. Термолюминисцентные детекторы будут описаны в цикле лекций, посвящённых дозиметрии ионизирующих излучений.

1. ИОНИЗАЦИОННЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

Информативность любого радиохимического эксперимента опыта напрямую определяется возможностями тех детекторов, которые в нём используются.

Общие требования к детектирующей аппаратуре сводятся к определению типа частицы (идентификации) и её кинематических характеристик (энергии, импульса и др.). Часто тип частицы известен заранее и задача упрощается.

Основными характеристиками детектора являются – эффективность (вероятность регистрации частицы при попадании её в детектор), временнoе разрешение (минимальное время, в течение которого детектор фиксирует две частицы как отдельные) и мёртвое время или время восстановления (время, в течение которого детектор после регистрации частицы либо вообще теряет способность к регистрации следующей частицы, либо существенно ухудшает свои характеристики). Если детектор определяет энергию частицы и (или) её координаты, то он характеризуется также энергетическим разрешением (точностью определения энергии частицы) и пространственным разрешением (точностью определения координаты частицы).
1.1 Газонаполненные детекторы ионизационного типа
1.2 Ионизационная камера
Ионизационная камера, прибор для исследования и регистрации ядерных частиц и излучении, действие которого основано на способности быстрых заряженных частиц вызывать ионизацию газа
1.2.1 Принципы работы и основные характеристики
1.2.2 Конструкция ионизационной камеры
1.2.3 Токовые камеры
1.2.4 Импульсные камеры
1.3 Пропорциональный счётчик
Пропорциональный счётчик, газоразрядный прибор для регистрации ионизирующих излучений, создающий сигнал, амплитуда которого пропорциональна энергии регистрируемой частицы, теряемой в его объеме на ионизацию
1.4 Счётчик Гейгера-Мюллера
Счётчик Гейгера (или счётчик Гейгера-Мюллера) — газонаполненный счётчик заряженных элементарных частиц, электрический сигнал с которого усилен за счёт вторичной ионизации газового объёма счётчика и не зависит от энергии, оставленной частицей в этом объёме

2. ЧЕРЕНКОВСКИЙ ДЕТЕКТОР
Черенковский счётчик, прибор для регистрации заряженных частиц и g -квантов, в котором используется излучение Черенкова-Вавилова

Лекция 2. ДЕТЕКТОРЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ: сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы

В данной лекции мы продолжим рассмотрение современных методов детектирования радиоактивных излучений, испускаемых радионуклидами. Здесь мы удили внимания сцинтилляционным счётчикам, полупроводниковым, диэлектрическим и кристаллическим детекторам, пузырьковым детекторам нейтронов, а также химическим и калориметрическим методам измерения ионизирующих излучений

СЦИТИЛЛЯЦИОННЫЕ СЧЁТЧИКИ
Сцинтилляционный счётчик — прибор для регистрации ядерных излучений и элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов, g-квантов, мезонов и т. д.), основными элементами которого являются вещество, люминесцирующее под действием заряженных частиц (сцинтиллятор), и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).
1.1 Принцип работы сцинтилляционного счётчика
1.2 Сцинтилляции и сцинтилляторы
1.3 Светопреобразователи
1.4 Фотоэлектронные умножители
1.5 Конструкции сцинтилляционных счётчиков
1.6 Шумы сцинтилляционного счётчика
1.7 Свойства сцинтилляционных счётчиков
1.8 Применение сцинтилляционных счётчиков

Лекция 3. ИЗМЕРЕНИЕ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ: регистрация нейтронов
Нейтроны (особенно – тепловые) не относятся к ионизирующим излучениям, поэтому их регистрация стандартными методами радиометрии невозможна – приходится изобретать особые приёмы, причём нейтроны разной энергии регистрируются разными способами.

В данной лекции мы рассмотрим различные методы регистрации потоков нейтронов (как быстрых, так и тепловых). Будут представлены и лабораторные и промышленные методы. Спектроскопия нейтронов будет обсуждена в одной из последующих лекций.

КОМПОНЕНТЫ ЯДЕРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Электрические схемы радиометрических приборов представляют собой определённые сочетания соответствующим образом соединённых деталей, предназначенных преимущественно для преобразования параметров электрических сигналов, поступающих в схемы от детекторов ядерных излучений.
Коротко остановимся на основных компонентах радиометрической аппаратуры. В состав радиометрического прибора обычно входят:
— детектор ионизирующего излучения с источником электропитания (здесь энергия ионизирующего излучения преобразуется в электрический сигнал);
— блок преобразования электрических сигналов (здесь осуществляется изменение амплитуды, формы, количества, длительности электрических сигналов и их анализ, т.е. приведение полученных с детектора электрических сигналов к виду, удобному для их расшифровки и регистрации);
— регистрирующее и показывающее устройство (здесь регистрируются преобразованные электрические сигналы, и выдаётся информация о параметрах ионизирующего излучения, попавшего на детектор).
2.1 Усилители
2.2 Цифровые процессоры сигналов
2.3 Дискриминаторы
2.4 Анализаторы импульсов
2.5 Пересчётные схемы
2.6 Измерители скорости счёта
2.7 Схемы совпадений
2.8 Схемы антисовпадений
2.9 Время-амплитудный конвертор
2.10 Аналого-цифровые преобразователи
2.11 Режекция наложений
2.12 Мёртвое время
2.13 Оптимальная скорость регистрации
2.14 Линейные ворота (линейный пропускатель)
2.15 Устройства временного согласования сигналов

Лекция 5. СПЕКТРОМЕТРИЯ ЯДЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Под понятием «спектр» (лат. spectrum от лат. spectare — смотреть) понимают совокупность значений и/или их распределение по какому-либо параметру, которую может принимать наблюдаемая величина. Обычно термин употребляется для характеристики распределения потока электромагнитного излучения или частиц по длинам волн или энергии. Спектроскопия – раздел физики, посвященный изучению спектров взаимодействия излучения и материи (в том числе, электромагнитного излучения, радиации, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц.
Ядерная спектроскопия — раздел ядерной физики, посвященный изучению дискретного спектра ядерных состояний — определение энергии, спина, чётности, изотопического спина и др. квантовых характеристик ядра в основном в возбуждённых состояниях. Значение этих данных необходимо для выяснения структуры ядер и получения сведений о силах, действующих между нуклонами. Установление перечисленных характеристик производится путём измерения энергий, интенсивностей, угловых распределений и поляризаций излучений, испускаемых ядром либо в процессе радиоактивного распада, либо в ядерных реакциях. Получение спектроскопических данных по исследованию радиоактивного распада часто называется спектроскопией радиоактивных излучений, причём различают a -, b — и g -спектроскопии в соответствии с типом излучений.
Арсенал технических средств современной ядерной спектроскопии чрезвычайно разнообразен. Он включает в себя магнитные спектрометры для измерения энергий заряженных частиц, кристалл-дифракционные спектрометры для измерения энергий g -излучения, различные детекторы ядерных излучений, позволяющие регистрировать и измерять энергию частиц и g-квантов по эффектам взаимодействия быстрых частиц с атомами вещества (возбуждение и ионизация атомов). Среди спектрометрических приборов этого типа большое значение приобрели твердотельные детекторы сочетающие сравнительно хорошее энергетическое разрешение с высокой «светосилой».
Благодаря появлению полупроводниковых детекторов и развитию ускорительной техники, а также применению ЭВМ стало возможным создание автоматизированных измерительных комплексов, позволяющих получить большие объёмы систематизированной прецизионной информации о свойствах ядер. Методы ядерной спектроскопии применяются практически во всех ядерных исследованиях, а также за пределами физики (в биологии, химии, медицине, технике). В данной лекции мы рассмотрим различные методы спектроскопии ядерных излучений, включая нейтроны.

СПЕКТРОМЕТРЫ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
3.1 Измерение спектра методом анализа амплитуд импульсов
3.2 Спектрометрия тяжёлых заряженных частиц
3.3 Спектрометрия b -излучения

СПЕКТРОМЕТРИЯ g -ИЗЛУЧЕНИЯ
4.1 Магнитные g -спектрометры
4.2 Сцинтилляционный g -спектрометр
4.3 Полупроводниковые g -спектрометры
4.4 Альтернативные методы g -спектрометрии

Лекция 6. СПЕКТРОМЕТРИЯ НЕЙТРОНОВ
По аналогии с классической оптической техникой нейтронную спектроскопию можно разделить на спектроскопию испускания и поглощения. Первая изучает нейтроны, которые испускаются в ядерных реакциях или рассеиваются на образце, помещенном в интенсивный нейтронный пучок. К спектроскопии поглощения относится изучение полных нейтронных сечений методом пропускания или, несколько шире, все работы по определению сечений, а также эксперименты по нейтронной дифракции, которые аналогичны классическому рентгеноструктурному анализу. Единственной общей чертой экспериментов общего типа является измерение длины волны или энергии используемых нейтронов. Техника, применяемая для измерения энергии нейтронов, различна в разных диапазонах. При низких энергиях (Еn 1 МэВ) можно определять измерением энергии заряженных частиц — продуктов реакций, вызванных нейтронами, например в реакции 3 Не(n,р)T или в упругом выбивании протонов. Можно также проводить эксперименты с нейтронами, испускаемыми в реакциях типа 7 Li (n, a ) 7 Ве с монохроматическими заряженными частицами. В этом случае энергия нейтронов фиксирована. Однако существует техника, позволяющая прецизионно измерять энергии нейтронов практически по всему интересующему интервалу энергии (от 10 -2 до 10 8 эВ), а именно метод времени пролета, когда нейтроны посылаются короткими импульсами и измеряется время их пролета на известном расстоянии. Имея достаточную интенсивность, можно всегда произвольно улучшить точность этих измерений, увеличивая пролетную базу, и, более того, с помощью многоканальных временных анализаторов одновременно измерять тысячи различных значений энергии нейтронов.
В данной лекции мы рассмотрим основные методы спектроскопии нейтронов и существующие типы нейтронных спектрометров.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *