§ 1.4. Функция чувствительности детектора
Регистрация быстрых частиц возможна, если они испытывают в чувствительном объеме детектора одно или несколько столкновений и производят в нем такие изменения (например, возбуждение и ионизацию атомов), которые можно обнаружить электрическими, оптическими или другими методами. Так, рассеяние или поглощение у-кванта в сцинтилляционном кристалле приводит к появлению импульса электрического тока на выходе фотоэлектронного умножителя; поглощение энергии излучения в приборах калориметрического типа приводит к повышению температуры чувствительного объема; ионизация, производимая заряженными частицами в фотоэмульсии, обнаруживается при последующем проявлении и т. д. Ограничимся рассмотрением таких детекторов, показания которых равны сумме вкладов отдельных столкновений частиц в объеме детектора (аддитивные детекторы), К этому классу принадлежат детекторы, измеряющие поглощенную энергию, дозу, число реакций некоторого типа, происходящих в выделенном объеме за время измерения, и т. п.
Обозначим вклад в показания детектора от поглощения в точке частицы с энергией и направлением движения , а вклад от рассеяния с изменением параметров Тогда показания детектора, регистрирующего излучение в течение времени можно получить, умножая число столкновений каждого типа на вклад от одного столкновения и интегрируя по всем переменным. Число столкновений различных типов определяется формулами типа (1.19), (1.20), поэтому
Величина
называется функцией чувствительности детектора. Используя обозначение (1.28), формулу (1.27) можно переписать в виде
Если учесть, что есть путь, проходимый частицами из элементарного объема за время то из формулы (1.29) будет видно, что представляет собой средний вклад в показания детектора от единицы длины пути частиад с фазовыми координатами х в объеме детектора.
Если подынтегральное выражение в формуле (1.29) умножить и разделить на и учесть, что есть дифференциальная плотность столкновений, то станет ясным, что величина
есть средний вклад в показания детектора от одного столкновения.
Широкое применение в практике измерения излучений находят детекторы, основанные на определении, энергии, потерянной частицами в объеме детектора. В этом случае
и
т. е. представляет собой средние потери энергии на единице длины пути.
Для детектора, измеряющего ионизацию, которую производят заряженные частицы:
где ионизационные потери энергии в чувствительном объеме детектора; 8 — энергия образования пары ионов.
Сравнивая (1.29) с (1.17) и (1.18), видим, что для детектора, измеряющего плотность потока частиц в точке в момент функция чувствительности равна
а для детектора, измеряющего интенсивность излучения:
Детектор, измеряющий дифференциальную плотность потока, имеет функцию чувствительности
Детектор с такой функцией чувствительности будем называть дельта-детектором.