Калибровка линейности и разрешающей способности γ-детектора

Оборудование:

 Цель эксперимента:

Основной целью эксперимента является регистрация и сравнение γ-спектров энергии нескольких радиоактивных источников. Фото-пики используются для калибровки отклика системы и измерения энергетического разрешения.

Основы эксперимента:

Линейность и энергетическое разрешение — это основные показатели качества спектрометрической системы. В предлагаемом эксперименте, основанном на сцинтилляционном кристалле, сопряжённом с кремниевым фотопомножителем, отклонения от линейности могут быть вызваны насыщением сенсора или электроники фронт-энда. Студент пошагово анализирует кривую отклика, используя серию изотопов с энергией до 1 МэВ от источника 60Co, с целью выявления влияющих факторов.

Одновременно проводится измерение энергетического разрешения системы по ширине фото-пиков, а также сравнение полученных результатов с ожидаемыми значениями, основанными на:
– флуктуациях количества зарегистрированных сцинтилляционных фотонов,
– шуме системы,
– стохастических эффектах сенсора,
– внутреннем разрешении сцинтиллятора.

Эксперимент предваряется процедурой оптимизации рабочих параметров на основе анализа положения фото-пика и разрешающей способности для одного изотопа.

Проведение эксперимента:

Сцинтилляционный кристалл необходимо соединить с кремниевым фотопомножителем (SiPM) в модуле SP5607 с помощью тонкого слоя оптической смазки, чтобы максимально повысить эффективность сбора света.

Во избежание насыщения сигнал SiPM разделяется с помощью делителя A315:
– один канал подключается к оцифровщику DT5720A для дальнейшей цифровой обработки,
– другой канал усиливается модулем SP5600, формируя триггерный сигнал для интеграции с помощью встроенного дискриминатора по переднему фронту.

Порог дискриминатора задается на основе анализа спектра и оценки уровня темнового счета (dark count rate). После установки всех параметров и корректного размещения радиоактивного источника можно начинать регистрацию спектра.Для выполнения эксперимента подключите выход DT4800 ко входному каналу многоканального анализатора MCA DT5770 и используйте выход GP0 модуля DT4800 как «trigger IN» для оцифровщика. Программный интерфейс управления DT4800 позволяет эмулировать сигналы, соответствующие реальным энергетическим спектрам различных радиоактивных источников с регулируемой активностью.

Результаты: 

При аппроксимации фото-пиков гауссовой кривой проверяется линейность системы как функция энергии. Ширина пиков определяет энергетическое разрешение. На более продвинутом уровне можно провести интерпретацию результатов с учетом свойств системы.

Калибровка по энергии :

Энерге