1. Wstęp teoretyczny.

1.1. Natura i własnści promieniowania .

Promieniowaniem nazywamy krótkofalowe promieniowanie elektromagnetyczne, emitowane przy przejściach jąder ze wzbudzonych stanów energetycznych do stanu podstawowego lub do niższych stanów wzbudzonych, a także przy reakcjach jądrowych. Fale elektromagnetyczne mają bardzo małe długości, mogą przenikać w głąb ośrodka i powodowaćjego jonizację.Promieniowanie nie występuje jako samodzielny rodzaj promieniotwórczości, towarzyszy ono procesom rozpadu i , przy czym nie powoduje zmiany ładunku i liczby masowej jąder. pochodzenie i własności promieniowania potwierdzone są przez prawidłowości konwersji wewnętrznej promieniowania zjawiska fotoelektrycznego na elektronach powłok wewnętrznych atomu pod wpływem promieniowania jego jądra. elektrony uzyskiwane na skutek takiego wewnętrznego zjawiska fotoelektrycznego nazywamy elekyronami konwersji. W wielu przypadkach cała energia promieniowania zużywana jest na konwersję wew. i zamiast promieniowania obserwujemy jedynie elektrony konwersji. Rezultat konwersji wewnetrznej stanowi utratę elektronów z wewnętrznych powłok atomu i w konsekwencji powstanie warunów do emisji linii rentgenowskiego widma charakterystycznego.

1.2. Oddziaływanie promieniowania z materią.

Przejsciu promieni przez materię towarzyszą trzy podstawowe zjawiska:

- zjawisko foyoelektryczne polegające na oddziaływaniu promieni z elektronami zwiazanymi w atomie i prowadzące do całkowitej absorbcji kwantu promieniowania i oderwania elektronu od atomu,

- rozpraszanie kwantów , przy czym znaczenie ma zjawisko Comptona, związane z rozpraszaniem nieelastycznym, w którym foton zmienia kierunek ruchu jak i energię,

- zjawisko tworzenia pary elektronów, w kyórym foton ulega całkowitej absorbcji a pojawia się para negaton-pozyton.

przy przejściu promieni przez materię, zachodzi charakterystyczne dla promieniowania elektromagnetycznego absorbcja wykładnicza. Dla danej długości fali, zależność natężenia wiązki przepuszczalnej przez absorbent o grubości x ma postać: I=I₀ e^-X

I - natężenie wiązki, która przeszła przez absorbent

I₀ - natężenie wiązki padającej na absorbent

x - grubość absorbentu

- stały dla danej długości fali liniowy całkowity współczynnik atenuacji.Powyższy wzór nazywany jest prawem osłabienia. Po zróżniczkowaniu otrzymamy: = -1dl /Idx - liniowy współczynnik absorbcji .

Używa się też wielkości / = -masowy współczynnik absorbcji.

1.3. Budowa i zasada działania licznika scyntylacyjnego.

Do detekcji promieniowania powszechnie stosowany jest detektor scyntylacyjny. Zasada działania polega na wykorzystaniu własności luminescencyjnych niektórych ciał. Proces luminescencji może odbywać się dwiema drogami. Jeżeli wzbudzony atom powraca do stanu podstawowego po czasie określonym przez funkcje statystyczne, proces taki nazywamy fluorescencją. Scyntylatory wykonuje się z substancji organicznych lub nieorganicznych, w postaci stałej, ciekłej i gazowej. Podstawowa charakterystyką decydującą o ich przydatności jest czas trwania błysku. Licznik scyntylacyjny składa się z scyntylatora połączonego stykiem optycznym z fotopowielaczem. Warunkiem dobrej rejestracji czastki wyórnej jest, by wymiary scyntylatora zapewniały całkowite oddanie energii E_I czastki wtórnej. Cześć energii zostaje zużyta na jonizację i cześciowo na dysocjację. W scyntylatorze energia E zostaje wtemitowana w postaci kwantu o energii E_p= h. Liczba cząstek zarejestrowanych przez układ współpracujący z licznikiem jest zależna od wzmocnienia impulsu fotopowielacza, a to z kolei zależy od napięcia na fotopowielaczu.

1.4. Spektrometria promieniowania .

Spektrometria promieniowania jądrowego ma ma celu wyznaczenie widma elektrycznego źródła, tj. funkcji N(E). Metody stosowane w spektrometrii podzielić można na dwie grópy:

spektrometry magnetyczne oraz spektromertry wykorzystujace „czułość” energetyczną detektora. Na rys. pokazano widmo promieniowania :

N 1

4

3

2

U(E)

1-pik elektronów fotoelektrycznych (tzw. fotopik) o energii 0.663 MeV

2-ciągłe widmo elektronów Comptonowskich

3-pik rozszczepienia wstecznego (pod kątem 180^o) elektronów o energii 0.184 MeV

4-promieniowanie rentgenowskie charakterystyczne o energii 0.032 MeV

Jeżeli energia promieniowania przekracza 2m₀C² występuje jeszcze jeden pik związany z elektronami par. Bardzo często spotyka się widma emitujące więcej niż jeden kwant o różnej energii.

1.5. Zasada działania analizatora amplitudy impulsów.

Analizowany impuls, przez wzmacniacz przechodzi do układu dwóch dyskryminatorów progowych. Próg pierwszego ustawiany jest na poziomie (U) a drógiego na (U+U'). Jeżeli impuls wjściowy mieści się pomiędzy nap. U+U' to zostaje uruchomiony układ antykoincydentny (AK) i otrzymamy standardowy sygnał na wyjściu analizatora. Wprzeciwnym wypadku sygnał nie przejdzie przez analizator. Napięcie U nazywamy napięciem progu napięcie U'- napięciem okienka. Napięcie progu można zmieniać w szerokich granicach ( do 100 V) co pozwala na analizowanie niedużych amplitud. Szerokość okienka (regulowana zwykle do 3 V) określadokładność analizy amplitudy.

---