Другие предметы \ Рентгеновские, электронно-лучевые приборы и устройства

Детекторы рентгеновского излучения, страница 2

6.Твёрдотельные возбуждения.

Микрокалориметрические (криогенные)детекторы..(Cryogenically cooled microcalorimeters0

Детекторы на туннельных переходах.(Superconducting tunnel junction detectors, STJ, superconductive transitionedge sensor,TES)

Характеристики детекторов.

Идеальный детектор должен регистрировать каждый поступающий на него квант и давать точную информацию о его пространственном положении, энергии и времени поступления .

Детекторы могут быть либо действительно счётчиками, в которых считаются отдельные

 кванты, либо быть интегрирующими или аналоговыми устройствами, которые вырабатывают

 сигнал являющийся функцией количества падающих квантов. (Этот сигнал затем может быть

 оцифрован для регистрации.)

Детектор является обязательным элементом любого рентгеновского прибора. Параметры  детекторов различаются в зависимости от области применения.

 Основные характеристики можно рассмотреть не уточняя какие процессы происходят в детекторе.

Наиболее общая характеристика любого детектора  это функция отклика G(E,V) которую определим как вероятность кванта  с данными свойствами возбудить в детекторе определённый сигнал. Вид этой функции G  определяется свойствами излучения и теми процессами, которые происходят в детекторе.

Эффективность. (Чувствительность)

Если мы определили G  как вероятность создания сигнала фотоном, тогда, отношение числа зарегистрированных сигналов к значению G  даст число фотонов попавших в детектор. В действительности: не все   падающие на детектор фотоны взаимодействуют с активным веществом детектора. Не все взаимодействия  дают вклад в выходной сигнал. Долю  фотонов падающих на чувствительную часть детектора, образующих измеримое событие, дающее вклад в выходной сигнал, называют квантовым выходом детектора или эффективностью. Зависимость эффективности детектора от энергии регистрируемых квантов называется спектральной эффективностью.

В медицинских и дефектоскопических применениях  нормализовано использование параметра квантовая эффективность детектирования ,характеризующего способность детектора преобразовывать кванты рентгеновского изображения в в информационный  световой  или электрический сигнал.Квантовая эффективность детектирования DQE  (detective quantum efficiency)  определяется  как DQE=(S0/N0)2/(Si/Ni)2

В этом выражении S –сигнал, N –шум, определяемый как стандартное отклонение сигнала, значки при этих обозначениях 0 -выходящий сигнал и i-входящий сигнал соответственно. Для входных сигналов описываемых распределением Пуассона  отношение (Si/Ni)2 естественно равно Si. Для идеального детектора, где все рентгеновские кванты преобразуются в полезный сигнал и не вносят при этом преобразовании собственных шумов  этот коэффициент равен  единице или 100 %.

Разрешение энергетическое.

Очевидно, что функция отклика для фотонов разных энергий будет различной.

Зависимость амплитуды сигнала детектора от энергии фотона позволяет использовать детектор для измерения энергии фотонов. Энергетическое разрешение условились оценивать по ширине линии амплитудного распределения импульсов от монохроматического потока фотонов на половине высотыв шкале энергий, отнесённое к энергии этих фотонов.

Наиболее  общая связь между естественным спектром излучения, описываемым функцией N(E), и аппаратурным спектром P(V)   даётся интегральным уравнением

P(V)=ò G(E, V)N(E)dE, где G(E,V)-функция отклика детектора, определяет вероятность образования сигнала с амплитудой V при попадании в детектор фотона с энергией Е. Нахождение неизвестного спектра N(Е)  требует решения этого уравнения. Возможность решения определяется видом функции отклика. Если  функцию G(E,V) можно представить в виде произведения некоторой функции g(Е) и d-функции d(Е,V),то при  определённой функциональной зависимости V=f(E) энергетическое распределение фотонов определяется следующим уравнением : N(E) =1/g(E) P(V) dV/dE.

Скачать файл