6.7. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЕ СЧЕТЧИКИ

Это очень старые приборы. Еще Резерфорд использовал сцинтиллирующий экран из сульфида цинка для подсчета -частиц в своем знаменитом эксперименте по рассеянию. В современных счетчиках вместо визуального наблюдения используется фотоумножитель, образующий мощный импульс электронов. На рис. 6.11 показана конструкция такого прибора. Выбитые электроны вызывают сцинтилляцию внутри кристалла, фотоны падают на полупрозрачный фотокатод и вызывают в нем фотоэффект. Фотоэлектроны ускоряются и фокусируются на элементы умножающего устройства. Эти элементы называются динодами, они увеличивают число электронов и конечным результатом их действия является импульс большой амплитуды на аноде. Амплитуда импульса пропорциональна полной энергии, переданной кристаллу, и, следовательно, является мерой

Ограничения этого метода следующие:

1) сцинтиллирующее вещество преобразует лишь около 5% энергии выбитых электронов в фотоны, которые затем вызывают фотоэффект;

2) эффективность катода в лучшем случае не превышает 5%, на каждые 20 фотонов, приходящих на фотокатод, выбивается только один электрон, способный дать начало лавине на динодах.

Например, потеря энергии в сцинтилляторе приведет к выделению в сцинтилляторе в виде фотонов, т.е. около 60000 фотонов. Эффективность катода 5% означает, что с него мы получим только 3000 полезных фотоэлектронов, выбитых из катода, из чего следует статистическая точность 1—2%.

Эти устройства очень широко применяются в телескопах космических лучей благодаря компактности и прочности. Они так же популярны, как детекторы жесткого рентгеновского излучения в области энергий эффективность пропорциональных счетчиков падает как , однако полученный выше результат указывает на то, что они обладают низким энергетическим разрешением. Число методов, пригодных для работы в данном энергетическом диапазоне, в настоящее время мало.

В качестве материалов для сцинтилляционных детекторов используются: йодистый натрий, максимум эмиссии фотонов у которого наступает при - йодистый натрий, активированный таллием, имеющий более высокую эффективность при комнатной температуре, а также йодистый цезий. Кроме того, используются органические сцинтилляторы, такие, как

Рис. 6.11. (см. скан) Сцинтилляционный детектор с большим кристаллом и фотоумножителем [1, р. 210].

политерфенил (жидкость), пластмассы, такие, как антрацен или трансстильбен. Жидкости особенно полезны, поскольку часто детектор должен работать по методу антисовпадений. В таком случае можно заполнить окружающий резервуар сцинтиллирующей жидкостью и регистрировать нужные события.