Учебный эксперимент: Калибровка системы (линейность и разрешение)

Комплект оборудования:

Цель эксперимента:

Запись и сравнение γ‑энергетических спектров нескольких радиоактивных источников является основной целью эксперимента. Фото-пики используются для калибровки отклика системы и измерения её энергетического разрешения.

Основа эксперимента:

Линейность и энергетическое разрешение являются основными показателями качества спектрометрической системы. В предлагаемом эксперименте, основанном на сцинтилляционном кристалле, сопряжённом с кремниевым фотоумножителем (SiPM), отклонения от линейности могут быть вызваны насыщением датчика или электроники фронт-энда. Пользователь пошагово проводит анализ кривой отклика с использованием серии изотопов с энергией вплоть до МэВ, например, источника ⁶⁰Co, с целью выявления различных факторов, влияющих на измерения.

Одновременно с этим проводится измерение энергетического разрешения системы по ширине фото-пиков, с последующим сравнением полученных результатов с ожидаемыми — на основе флуктуаций количества зарегистрированных сцинтилляционных фотонов, шумов системы, стохастических характеристик сенсора и внутреннего разрешения сцинтиллятора. Этот эксперимент продолжает предварительную процедуру по оптимизации параметров работы путём анализа положения и разрешения фото-пика для одного изотопа. Та же процедура может быть выполнена с использованием радиоактивных образцов, входящих в комплект SP5630EN.

Требования:

• Блок-схема экспериментальной установки

• Лабораторный источник ⁶⁰Co с низкой активностью или пара радиоактивных образцов из набора SP5630EN.

Проведение эксперимента:

Установить цифровой детектор i-Spector  на базу и поместить радиоактивный источник в пустую кювету (при необходимости зафиксируйте источник с помощью двустороннего скотча).В случае отсутствия источника ⁶⁰Co можно использовать кристалл LYSO  в качестве замены. Подключить кабель Ethernet и включите питание i-Spector. Подождать, пока температура стабилизируется — это можно отследить через веб-интерфейс (обычно занимает до 30 минут). Проверить форму сигнала (waveform), при необходимости скорректируйте порог срабатывания (threshold) и ширину окна (gate width). Запустить измерение энергетического спектра. Время измерения варьируется в зависимости от активности используемого источника. После завершения сбора данных выбрать области интереса (ROI)  и используйте инструмент калибровки , чтобы откалибровать спектр.

Блок-схема  экспериментальной установки:

Результат эксперимента:

Путём аппроксимации фото-пиков с помощью гауссовой кривой проверяется линейность системы в зависимости от энергии. Ширина пиков определяет энергетическое разрешение. На более продвинутом уровне может быть выполнена интерпретация результатов с учётом характеристик системы.

 Линейная зависимость в энергетической калибровке: