Измерение среднего времени жизни возбужденных состояний ядра Ta методом запаздывающих совпадений. Шумейко А.П - 25 стр.

UptoLike

25
существенен и может быть значительно снижен сужением
амплитудных интервалов и специальными схемами амплитудной компенсации.
Однако решающими оказываются вклады в ширину кривых мгновенных
совпадений , обусловленные оптическими свойствами сцинтилляторов и
механизмом высвечивания, а также статистикой процесса умножения в ФЭУ.
Изучению этих вопросов посвящено большое количество теоретических и
экспериментальных исследований . Теоретические описания сложных
процессов в сцинтилляторе и в ФЭУ основаны на грубых упрощающих
предположениях и пока не приводят к точному количественному объяснению
наблюдаемых на опыте свойств . Они, однако, достаточны для качественных
оценок.
Предположим , что интенсивность световой вспышки, вызванной в
фосфоре излучением , убывает со временем экспоненциально с постоянной τ
ф
.
Далее примем , что каждый из R фотоэлектронов , выбитых из фотокатода под
действием этой вспышки, после умножения в диодной системе дает на аноде
ФЭУ пачку электронов , распределенных во времени по закону Гаусса с
дисперсией σ . Тогда, как показано Гатли и Свелто [17], дисперсия σ
n
для
времени появления на аноде ФЭУ пачки, соответствующей n-му электрону,
выбитому из фотокатода при условии n <<R, равна
2
22
ф
n
nR
n
τ
σ
σ +=
(64)
Дифференцируя σ
n
по n, получаем
ф
R
n
τ
σ
=
(65)
откуда
R
ф
στ
τ 7,2)2(
min0
= (66)
Для
ф
τ
=4 нсек ., σ=1 нсек ., и R=600 (для 1 Мэв ) это дает сек
10
min0
102,2)2(
⋅≈τ .
Это примерно совпадает с предельными значениями разрешения,
полученными с пластмассовыми сцинтилляторами по γ-γ-совпадениям от
концов комптоновских спектров с источником
60
Co (таблица1).
Из условия (65) видно, что для достижения минимального разрешающего
времени следует работать при уровне порога ограничителя, соответствующем
такой доле импульса n / R , которая равна отношению дисперсии
одноэлектронного импульса σ к времени высвечивания фосфора. Для
органического сцинтиллятора в рассматриваемом примере σ/
ф
τ
=0,25.
Для медленного фосфора, например NaI(Tl) c
ф
τ
=2,510
-7
сек . и с теми же
ФЭУ, σ/
ф
τ
=10
-9
/2,710
-7
=410
-3
и, следовательно, минимальное разрешающее
время достигается при низком уровне порога формирующего устройства.
Из равенства (66) видно, что минимальное разрешающее время
возрастает при уменьшении энергии, поглощенной сцинтиллятором , как
E
1
,
                                           25
сущ еств енен       и       м ож ет     бы ть знач ительно     сниж ен     суж ением
ам п литудны х интерв алов и сп ециальны м и сх ем ам и ам п литудной ком п енсации.
       О днако реш ающ им и оказы в аются в клады в ш ирину крив ы х м гнов енны х
сов п адений, обуслов ленны е оп тич еским и св ойств ам и сцинтилляторов и
м ех анизм ом в ы св еч ив ания, а такж естатистикой п роцесса ум нож енияв Ф Э У .
       И зуч ению этих в оп росов п осв ящ ено больш оеколич еств о теоретич еских и
эксп ерим ентальны х исследов аний. Т еоретич еские оп исания               слож ны х
п роцессов в сцинтилляторе и в Ф Э У основ аны на грубы х уп рощ ающ их
п редп олож ениях и п ока не п рив одят к точ ном у колич еств енном у объяснению
наблюдаем ы х на оп ы те св ой ств . О ни, однако, достаточ ны для кач еств енны х
оценок.
       Предп олож им , ч то интенсив ность св етов ой в сп ы ш ки, в ы зв анной в
фосфоре излуч ением , убы в ает со в рем енем эксп оненциально с п остоянной τф.
Д алее п рим ем , ч то каж ды й из R фотоэлектронов , в ы биты х из фотокатода п од
действ ием этой в сп ы ш ки, п осле ум нож ения в диодной систем е дает на аноде
Ф Э У п ач ку электронов , расп ределенны х в о в рем ени п о закону Гаусса с
дисп ерсией σ. Т огда, как п оказано Гатли и Св елто [17], дисп ерсия σn для
в рем ени п ояв ления на аноде Ф Э У п ач ки, соотв етств ующ ей n-м у электрону,
в ы битом у изфотокатода п ри услов ии n<