Detektorning absolyut effektivligini aniqlash

Detektorning absolyut effektivligini aniqlash
Spektrometrning asosiy kattaliklaridan biri effektivlik hisoblanadi. Agar tajribada absolyut o`lchashlar amalga oshhirilayotgan bo`lsa, o`lchangan natijaning aniqligi asosan effektivlik qiymatining aniqlik qiymatiga bog`liq bo`ladi. Shu sababli bu kattalikni iloji boricha yuqori aniqlikda topishga harakat qilish lozim. Effektivlikni nazariy yo`l bilan va tajriba orqali aniqlash mumkin. Nazariy yo`l bilan topilgan effektivlikni ishonchliligi unchalik yuqori emas. Buni quyidagicha izohlashimiz mumkin: γ-kvantlarini detektor atomiga qilgan ta’sir mehanizmlarining ko`pligi va bu mexanizmlarni γ-kvantlarning energiyasiga kuchli bog`liqligi; Bundan tashqari effektivlikning qiymati detektorning o`lchamlariga va spektrometrda ishlatilayotgan elektron bloklarga ham bog`liq bo`lishidir. Bu kattaliklarning barchasini hisobga olishning ilojisi yo`q. Bundan shunday hulosa kelib chiqadiki, effektivlikning qiymatini faqat tajriba orqali aniqlash lozim. Effektivlikni fizik ma’nosiga to`xtalib o`taylik. Detektorning yuzasiga N<sub>0</sub> zarrachalar kelib tushayotgan bo`lsin, shulardan detektor N_q qayd qilayotgan bo`lsin. Bu aytilganlarni matematik ifoda ko`rinishida yozamiz:
(1)
Bu yerda N₀-detektor sirtiga kelib tushayotgan γ-kvantlarning miqdori, N_q-detektor qayd qilayotgan γ-kvantlarning miqdori, ε-detektorning effektivligi. Bu kattalik o`lchov birligiga ega emas. Effektivlikning ma’nosi quyidagicha, detektor sirtiga kelib tushayotgan zarrachalarning qancha qismini qayd qilishini ko`rsatuvchi kattalikdir. Yuqorida aytilganidek bu kattalik tajriba orqali aniqlanadi. Tajriba nisbiy usul yordamida amalga oshiriladi. Bu ishlarda NSGM(ОСГМ) yoki ОСГМ-М gamma manbalar komplektlaridan foydalanish mumkin. NSGM(ОСГМ) komplektlarida 11 ta radioaktiv izorop mavjud. Ularning xarakteristikalari boshqa laboratoriya ishlarida berilgan. Effektivlik kattaligi qancha ko`p energiyali γ-kvantlar uchun aniqlangan bo`lsa, uning aniqlik darajasi shuncha yuqori bo`ladi. NSGM(ОСГМ) komplektlarida γ-kvantlarning energiyasini ko`rib chiqadigan bo`lsak, E<sub>γ</sub>=0.391÷0.662 MeV soha oralig`ida faqat Na-22 izotopi chiqargan 0.511 MeV energiyali γ-kvanti uchraydi. Energiyaning E_γ=1.33÷1.8 MeV soha oralig`ida esa biron-biri γ-spektrni uchratmaymiz. Shu sababli keying vaqtlarda NSGM(ОСГМ) va NSGM-V(ОСГМ-М) gamma manba;ar komplentlari birgalikda ishlatilmoqda. NSGM-V(ОСГМ-М) tarkibidagi gamma manbalar o`zidan sonli γ-spentrlarni chiqaradi. Masalan: Co-55 izotopi o`zidan E<sub>γ</sub>=0.846÷3.548 MeV soha oralig`ida 14 ta γ-spektrni chiqaradi.
Tajriba orqali effektivlikning qiymati quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi:
(2)
bu yerda N_oj- j- liniyaga mos keluvchi γ-kvantlarning miqdori (γ-manbaning pasportida berilgan bo`ladi), t – ishlatilayotgan gamma manbaning tayyorlangan vaqtidan tajriba o`tkazilayotgan davrgacha bo`lgan oraliq vaqti, T<sub>1/2</sub> radionurlidning yarim yemirilish davri, – τ – vaqt davomida o`lchangan γ-spektrlardagi sanoq qiymati, τ- o`lchash vaqti.
Ko`p hollarda N_oj o`rniga γ-manbaning aktivligi ishlatiladi. Bunda (2) ifodani quyidagicha yozish mumkin:
(3)
Bu yerda A0 – nurlanitirilgan manbaning nurlantirilgandagi aktivkigi(pasportida berilgan bo`ladi), Iabs – gamma kvantlarning absolyut chiqish kattaligi.
(3) ifodadagi , deb belgilasak, ushbu ifoda kelib chiqadi:
(4)
(4) – ifoda yordamida γ-spektrometrning effektivligi aniqlanadi. Detektornign oldiga turli gamma manbalar qo`yiladi va ε – kattaligi topiladi. γ-kvantining energiyasini ortib borishida effektivlik qiymatining kamayib borishi kuzatiladi.
Tajribalar yarim o`tkazgichli detektor yordamida amalga oshirildi. Detektor sifatida o`ta toza germaniy ishlatildi. Bu detektor juda ixcham va dala sharoitlarida ham ishlatish imkoniyati bor (Big MAC). Fon sanoqlarini kamaytirish uchun detektorning hamma tomoni 10 cm qalinlikdagi qo`rg`oshin devor bilan o`raglan. Detektorning tepa tomoni ochiladigan va yopiladigan himoya devoriga ega bo`lgan qurilma bilan jihozlangan. Qurilma g`ildiraklarga o`rnatilgan. Uni juda oson harakatlantirish mumkin. Qurilma chetga suriladi va detekor ustiga o`lchanayotgan namuna joylashtiriladi. So`ngra detektorning usti yopiladi va o`lchash ishlari boshlanadi. 97-rasmda γ-spektrometrning blok-sxemasi ko`rsatilgan.

Detektor ustiga stolcha o`rnatilgan. Stolcha ustiga nurklantirilgan namuna qo`yiladi. Radionuklidning aktivligiga qarab stolchaning balandligi tanlanadi. Aktivlik kata bo`lsa, balandligi katta bo`lgan stolcha ishlatiladi. Yuqori kuchlanish manbai (YuKM) orqali detektorga kuchlanish beriladi. Kuchlanishning berilishi avtomatik ravishda programma ta’minoti asosida EHM orqali beriladi. Berilgan kuchlanish bir tekisda otrib borib belgilangan qiymatida to`xtaydi. Bu o`zgarishlarni ekranda kuzatib boorish mumkin. detektorning pastki tomoniga yordamchi kuchlanish (YoK) o`rnatilgan. Kuchaytirilgan signallar ko`p kanalli raqamli analizatorga (KKA) uzatiladi. KKA blokida γ – kvanlar energiyalari bo`yicha turlarga ajratiladi. O`lchangan γ – spektrlar EHM ning xotirasiga yoziladi. Spektrlarni tahlil qilishda hotiraga yozib qo`yilgan spektrlar ekranga chiqariladi va “Genie-2000” programma ta’minoti yordamida tahlil qilinadi.
98-rasmda himoya devori ichiga joylashtirilgan detektor va γ – spektrometrning bloklari ko`rsatilgan.

98-rasm. himoya devori ichiga joylashtirilgan detektor va γ – spektrometr.
Tajribani o`tkazish tartibi:

1. 
   Tajriba qurilmasini 97-rasmda ko`rsatilgan blok-sxemga ko`ra yig`ish. Elektr asboblari korpuslarini yerga ulash
   
2. 
   Spektrometrdagi barcha bloklarni EHM tok tarmog`iga ulash.
   
3. 
   Germaniy detektorga yuqori kuchlanish berish. Kuchlanish asta-sekinlik bilan avtoatik ravishda olib boradi va ish kuchlanishi qiymatida to`xtaydi.
   
4. 
   Germaniy detektorga yuqori kuchlanish berilganidan keyin 10-15 minut davomida qizdiriladi.
   
5. 
   Fon spektri o`lchanadi va EHM ning hotirasiga yozib qo`yiladi.
   
6. 
   ⁶⁰Co radiokunlidi belgilangan masofaga qo`yiladi. Kuchaytirgich yordamida energiyasi 1332 keV bo`lgan γ – spektrni analizatorning katta kanallariga yozilishi ta’minlanadi. Keyin kuchaytirkichga umuman tegilmaydi.
   
7. 
   Gamma spektrlarning vaqt birligi ichidagi sanoqlari va o`lchash vaqti yozib olinadi. Spektrlardagi sanoq qiymati 10000 dan kam bo`lmasigi kerak.
   
8. 
   Keyin boshqa γ-manba qo`yiladi va uning spektri o`lchanadi. Spektrlarning sanoq qiymatlari va o`lchash vaqtlari yozib olinadi.
   
9. 
   O`lchashlar boshqa energiyali gamma spektrlar uchun ham shu tariqa davom ettiriladi va yozib olinadi.
   
10. 
    Har bir o`lchangan gamma spektrlardan fon sanoqlari ayrib tashlanadi
    
11. 
    Tajriba natijalari jadval ko`rinishida beriladi (26-jadval).
    
12. 
    Har bir energiyali gamma spketr uchun ketektorning absolyut effektivlik qiymati aniqlanadi va grafik ko`rinishida beriladi. (99 rasm)
    

26-jadval.
Tajriba natijalari

№	Radionuklid	Eγ, MeV	t, o`lchash vaqti	Nto`liq	Nfon	Nto`liq -Nfon	ε
1	^22Na
2
3

E_γ va ε – kattaliklar orasidagi bog`lanishni grafik ravishda berish mumkin. ular orasidagi bog`lanish quyidagi ko`rinishda bo`ladi (99-rasm). Bu grafik misol tariqasida berildi. 99-rasmdan ko`rinib turibdiki, effektivlikning qiymati γ-kvantining past energiyalarida energiyaning ortib borishida biroz orishi kuzatilmoqda. Keyinchalik esa energiyaning ortib borishida kamayib borishi kuzatilmoqda. Buni quyidagicha izohlash mumkin. γ-kvantining yuqori energiyalarida elektron-pozitron juftini hosil bo`lish jarayoni katta ehtimolli bilan sodir bo`ladi. Pozitro zarrachasi detektor atomidagi elektronlar bilan to`qnashib annigilyatsiya hodisasi yuz beradi. Natijada, energiyalari 0.511 MeV bo`lgan ikkita gamma kvanti paydi bo`ladi. Bu γ-kvantlari bir-biriga nisbatan 180º burchak ostida tarqaladi. Bu hosil bo`lgan annigilyatsion γ-kvantlari detektorda to`liq energiyasini yo`qotmasligi mumkin (bittasi tashqariga chiqishi mumkin yoki ikkalasi ham).

99-rasm. Turli energiyali γ-kvantlar uchun effektivlikning qiymati

26-jadvaldagi berilgan ma`lumotlarni (4)-ifodaga qo`yib Detektor effektivligini topamiz.