Сцинтилляционные детекторы, страница 4

 Характеристики сцинтилляционных счётчиков.

Форма импульса на выходе фотоумножителя определяется распределением во времени фотонов сцинтилляций, сопротивлениями ,имеющимися в цепи динодов и анода, флуктуациями числа электронов образованных на фотокатоде, флуктуациями во времени их прохождения через фотоумножитель, флуктуациями усиления фотоумножителя ,а также величинами междинодных емкостей.

Рис.20 Форма импульса со сцинтилляционного счётчика(б). Схема съёма сигнала(а)

 На рис. 20 показана  идеализированная форма импульса в пренебрежении перечисленными флюктуациями. Схема съёма сигнала показана на том же рисунке. Если импульс снимается в цепи анода (R₁) то он отрицательный при нулевой нагрузке R₂=0.

Если импульс снимаем с динода, то он положительный  при нулевой нагрузке в цепи анода (R₁=0). Импульс на сопротивлении в цепи динода положительный потому, что электронов, приходящих на динод, меньше, чем электронов выходящих в направлении анода.

Напряжение на сопротивлении в динодной цепи( при R₁=0)  будет зависеть от соотношения времени высвечивания τ  ( предполагаем, что в сцинтилляторе фотоны испускаются по экспоненциальному закону ) и  постоянной времени R ₂C.

Когда R ₂C.>>τ передний фронт импульса будет определятся временем высвечивания сцинтиллятора, а задний фронт- постоянной времени выхода фотоумножителя R ₂C. Если  τ>>R ₂C то импульс достигает своего максимального значения за время порядка 5 R ₂C,а спадает по экспоненте с постоянной τ,.

Рассчитать форму импульса, когда нагрузка  и цепи анода и в цепи последнего динода не равны нулю, оказывается значительно сложней. При определённых соотношениях импульс может стать биполярным.

Временное разрешение.

Среднеквадратический разброс в величине времени от момента попадания кванта в сцинтиллятор до момента, когда величина импульса достигает заданного значения , обусловлен рядом независимых друг от друга процессов. Поэтому можно считать что Δt²=.Вклад в этот разброс вносит статистический характер появления фотонов света в сцинтилляторе, различия во времени движения фотонов до катода фотоумножителя, так как фотоны образуются в различных местах сцинтиллятора и на катод могут попадать после нескольких рассеяний. В третьих , время движения электронов через фотоумножитель так же имеет разброс Δt². Величины этих разбросов связаны с  временем высвечивания сцинтиллятора и с количеством фотоэлектронов n₀, создаваемых фотонами на катоде ФЭУ.

Наименьшее значение Δt², где τ-время высвечивания. Это соотношение определяет физический предел, который не обойти никакими схемными решениями.

Энергетическое разрешение сцинтилляционного счётчика.

Амплитуда импульса пропорциональна числу электронов приходящихся на анод фотоумножителя. Это число можно выразить равенством n_e=n p M , где n-среднее число фотонов, испущенных сцинтиллятором, p – вероятность того, что фотон, образовавшийся в сцинтилляторе, приведёт к появлению электрона на первом диноде ФЭУ, M-коэффициент усиления ФЭУ. Предполагается, что N ,p, M статистически независимы. Относительная среднеквадратичная флюктуация в величине импульса связана с флюктуациями этих величин. Анализ этих связей показывает, что наибольший вклад в среднеквадратичную флюктуацию вносит флюктуация числа электронов, испускаемых первым динодом. Не приводя всех расчётов приведем полученное для среднеквадратичной  флюктуации величины импульса, связанной с флюктуациями N,pи М.

=