Учебный эксперимент: Эффективность детектирования

Комплект оборудования: 

Цель эксперимента:

Цель эксперимента — оценка эффективности детектирования сцинтилляционных плиток, входящих в состав системы.

Основа эксперимента:

Эффективность детектирования — это вероятность того, что частица будет зарегистрирована после прохождения через чувствительный объём детектора.

Эффективность детектирования зависит от угла падения частицы, площади поперечного сечения, в которой происходит взаимодействие с сцинтиллятором, а также от физических размеров детектора.

Эффективность может изменяться в зависимости от приложенного напряжения смещения, типа частицы и её энергии.

Экспериментально эффективность (ε) определяется как отношение числа зарегистрированных частиц (N₀) к числу частиц, падающих на поверхность детектора (N):

ε = N₀ / N

Число частиц, зарегистрированных в совпадении между дополнительными детекторами, можно выразить как произведение числа падающих частиц и эффективности каждого из детекторов.

Следующие выражения можно принять для двойных и тройных совпадений.Для двойных совпадений:

N_AC = ε_A*ε_C*N₀  

Для тройных совпадений:

 N_ABC = ε_A *ε_B*ε_C*N₀

Таким образом, эффективность детектирования сцинтилляционной плитки, расположенной по центру, может быть выражена следующим образом:

ε_B  = N_ABC  / N_AC

Проведение эксперимента:

Подключите кабели от трёх модулей SP5622 к входам плиток, расположенным на задней панели модуля SP5621. Включите модуль SP5621 и начните сбор данных, нажав кнопку START на передней панели.

Когда заряженная частица проходит через чёрную сцинтилляционную плитку, её энергия преобразуется в свет сцинтилляции. Образовавшиеся фотоны регистрируются фотосенсором и преобразуются в электрический сигнал. Количество срабатываний для каждой сцинтилляционной плитки можно просматривать на дисплее модуля SP5621.

Выберите режим тройного совпадения сцинтилляторов с помощью соответствующей кнопки на передней панели, затем установите время интеграции измерения.
Расположите детекторы в соответствии со схемой, представленной выше. Убедитесь, что геометрия остаётся неизменной на протяжении всего эксперимента.

Такая конфигурация системы позволяет пользователю протестировать эффективность центральной сцинтилляционной плитки.

Подключите выходные сигналы от трёх сцинтилляционных плиток к внешнему устройству, чтобы одновременно определять двойные и тройные совпадения, соответствующие одному и тому же космическому лучу.

Для оценки эффективности верхней и нижней сцинтилляционных плиток поменяйте их местами и повторите измерение.

Блок-схема экспериментальной установки:

Результаты эксперимента:

 Значение эффективности для каждого детектора должно быть очень близким друг к другу.

Эффективность детектирования трёх сцинтилляционных плиток – SP5622: