close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лекция 3

код для вставкиСкачать
Синхротронное излучение в
диагностике наносистем
4-й курс 8-й семестр 2007/2008
Лекция 3
Детекторы рентгеновского излучения
Рентгеновский
детектор
–
это
устойство
для
регистрации
и
определения
интенсивностирентгеновских лучей. Принцип детектирования основан на поглощении
рентгеновского фотона в чувствительном материале детектора и пребразовании поглощенной
энергии в сигнал или изображение.
Методы регистрации: фотографические и электронные.
Классификация электронных детекторов:
•По принципу работы: радиолюминесцентные (в т.ч. сцинтилляционные) и ионизационные:
газонаполненные и твердотельные.
•По виду выходных сигналов: дискретные – на выходе последовательность импульсов от
отдельных частиц, аналоговые – регистрируется поток частиц.
•По геометрии регистрации – точечные, позиционно чувствительные.
Для мониторинга пучков используются аналоговые детекторы (газоразрядные ионизационные
камеры), для спектрометров – импульсные пропорциональные.
Основные характеристики рентгеновских детекторов
Эффективность детектирования – вероятность регистрации частицы, попавшей в объем
детектора. Определяется как отношение числа частиц попавших в детектор к числу
зарегистрированных частиц. Эту величину еще называют эффективностью поглощения или
квантовой эффективностью детектора. Она является средней мерой эффективности и
шумовых характеристик детектора и определяется формулой
DQE=(S0/N0)2/(Si/Ni)2, S – величина полезного сигнала, N – шума, 0, i – вход и выход детектора.
Уменьшение DQE является показателем эффективности детектора из-за отношения
сигнал/шум.
Идеальный детектор не должен вносить шум в измерения, т.е. DQE = 1, для реальных эта
величина <1.
2. Временное разрешение – минимальный промежуток времени между прохождением двух
частиц через детектор, когда они будут зарегистрированы как два отдельных события, т.е.
когда их сигналы не накладываются и детектор может работать в режиме счета отдельных
квантов.
3. Мертвое время – время за которое детектор, зарегистрировавший частицу вернется в
исходное состояние и будет готовым для регистрации следующей частицы. Частицы,
прошедшие через детектор за это время не регистрируются, независимо от того,
поглотились они или нет. Связано с процессами релаксации и рекомбинации в конверторе
после поглощения фотона.
4. Пропорциональность
–
характеризует
пропорциональность
между
полезным
электрическим импульсом и энергией фотона, который вызвал этот импульс. Этот параметр
тесно связан с мертвым временем и энергетическим разрешением детектора.
1.
Основные характеристики рентгеновских детекторов
(продолжение)
Токовая чувствительность – характеризует минимальное число фотонов в единицу
времени, которое может быть зарегистрировано по сравнению с собственным шумом
детектора. Определяется как отношение элементарного приращения тока к
соответствующему приращению плотности потока излучения в месте расположения
детектора.
6. Динамический диапазон – определяет наименьшую и максимальную интенсивности,
которые может зарегистрировать детектор. Наименьшая интенсивность определяется
собственным шумом, источники: космическое излучение, радиоактивное загрязнение, шумы
в электрических цепях детектора. Максимальная интенсивность определяется мертвым
временем.
7. Спектральная (энергетическая или амплитудная) разрешающая способность –
минимальная разница в энергии двух фотонов, которую детектор может различить. ∆Е/E
при измерении монохроматического излучения.
8. Пространственное разрешение (для координатных детекторов) – точность с которой
детектор может определить пространственные координаты фотона.
9. Временная стабильность – параметр, определяющий точность структурного и
спектрального анализов. Требования высоки – не более процента погрешность
определения интенсивности рефлексов
10. Радиационная стойкость – напрямую влияет на стабильность, радиационные
повреждения снижают чувствительность детектора.
5.
Ионизационные детекторы
Газоразрядные детекторы: счетчик Гейгера, пропорциональный счетчик
и ионизационная камера.
Зависимость амплитуды импульса тока в
газоразрядном счетчике от приложенного
напряжения.
I –область насыщения (область
работы ионизационной камеры),
II
–
область
полной
пропорциональности с газовым
усилением
(область
работы
пропорционального счетчика),
III
–
область
неполной
пропорциональности,
IV – область равных импульсов
(область
работы
счетчиков
Гейгера),
V – область непрерывного разряда.
1 и 2 – кривые для излучения с
разной энергией.
Ионизационная камера
Iabsorbed=(I0-I)=I0 [1-exp(-μt)]
Пропорциональный счетчик
Принципиальное устройство
Механизм работы.
Зоны: первичной ионизации, дрейфа
первичных фотоэлектронов, лавин
Пропорциональный проточный
газоразрядный детектор
Полупроводниковые детекторы
Требования к чувствительному элементу такие же как к рабочей смеси
газоразрядного детектора: отсутствие темновой проводимости, высокая
эффективность преобразования энергии ионизирующего излучения в пары
носителей заряда, время жизни неравновесных зарядов и их подвижности в
материале детектора должны быть достаточны для их сбора на электроде,
отсутствие примесных центов, приводящих к захвату носителей заряда,
образующихся при ионизации.
+. высокая подвижность носителей заряда
обеспечивает быстрый сбор электронов (10-8-10-9) и
следовательно высокое временное разрешение.
Идеальная пропорциональность сигнала.
нечувствительность к внешним магнитным полям.
Высокое энергетическое разрешение.
-. нет внутреннего механизма усиления, импульсы
слабые, необходимо внешнее усиление. Высокий
собственный шум.
Документ
Категория
Презентации по физике
Просмотров
15
Размер файла
3 098 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа