Wstęp do fizyki jądra atomowego/Oddziaływanie promieniowania z materią: Różnice pomiędzy wersjami

Źródłem fluktuacjiifluktuacji amplitudy dla sygnałów wyjściowych, które wychodzą od detektora są statystyczne fluktuację liczby rodników prądu w, które są w detektorze powstałe przy rejestracji cząstki, które posiadają energię E. Te fluktuację możemy napisać czysto-statystycznie przez rozkład normalny Gaussa:

Odchylenie sygnału od wartości statystycznej równa połowie szerokości sygnału P(n) jest na wysokości {{Formuła|<MATH>1/\sqrt{e}\;</MATH>}}, wtedy zachodziło by {{Formuła|<math>\sigma_n=\sqrt{\langle n^2\rangle}\;</MATH>}}. W detektorach liniowych liczba rodników prądu możemy napisać przez {{Formuła|<MATH>n={{E}\over{\overline{\mathbf{E}}}}\;</MATH>}}, przy którym {{Formuła|<MATH>\overline{\mathbf{E}}\;</MATH>}} jest energią potrzebną do wytworzenia pewnych nośników w detektorze, tzn. e^- i dziury w półprzewodnikach ioraz jonu dodatniego i e^- w gazach itp., wtedy odchylenia od wartości statystycznej w rozważanych rozkładach statystycznych N(E) i P(E) piszemy przez: {{Formuła|<MATH>\sigma_E=\overline{\mathbf{E}}\sigma_n=\overline{\mathbf{E}}\sqrt{{{{\langle E\rangle}^2}\over{\langle\mathbf{E}^2\rangle}}}=\sqrt{\overline{\mathbf{E}}\langle E\rangle}\;</MATH>}}. Teraz policzmy wartość FWHM, której wartośc jest równa połowie maksymalnej wartości:

Obserwowana szerokość N(E) z detektora jest uwarunkowana fluktuacjami statystycznymi i jest mniejsza zgodność dla dużych energii, pogarsza się z wielkością {{Formuła|<MATH>\sqrt{E}_0\;</MATH>}} dla rejestrowanych cząstek i dlatego jest ona wprost proporcjonalna do {{Formuła|<MATH>\sqrt{\overline{\mathbf{E}}}\;</MATH>}}. Przedstawimy teraz listę wartości {{Formuła|<MATH>\overline{E}\;</MATH>}} i F dla detektorów półprzewodnikowych, gazowych i scyntylacyjnych.

To jakie są wartości współczynnika korekcji F decydują mechanizmy wytwarzania nośników prądów, a także rodzaj nośnika, a także koreakcje pomiędzy tego typu procesami. Fotony w zjawisku luminescencji nie wykazują tego typu korelacji, a więc współczynnik korekcji dla scyntylatorów wynosi {{Formuła|<MATH>F\simeq 1\;</MATH>}}. Bardzo małe wartości współczynnika korekcji F i średniej energii obserwuje się przy germanie, i dlatego spektrometry w GeHP przy dużych wartościach energii wykazują rekordowo duże zdolności rozdzielcze promieniowania E_γ=1,33MeV i FWHM=1,7keV. W porównaniu z najlepszymi scyntylatorami NaJ(Tl), FWHM=60keV są one 30-35 krotnie lepsze. Bardzo ważnym czynnikiem w detekcji promieniowania jądrowego jest zdolność rozdzielcza detektorów, która jest zależna od energii badanych cząstek, są to szumy wynikające z fluktuacji termicznych są tzw. prądy zerowe, które płyną przez spolaryzowany detektor, dot. termicznej kreacji par e^-e⁺, a także obecność domieszek, a także występowanie prądu ciemnego w detektorach w fotopowielacza, itp. a także prądów płynących po powierzchni detektorów i po izolacji, które dochodzą często rzędu 10³V. Szumy te przedostają się do fluktuacji statystycznych, które zależą od energii poprzeżającpoprzerzając w ten sposób pasmo FWHM_D znacząco, co decydujący znak jest przy niskich energiach, przy których rolęto efektórmaleje proporcjonalnychproporcjonalnie do {{Formuła|<MATH>\sqrt{E}\;</MATH>}} maleje. Z powodów dużych szumów termicznych, niektóre urządzenia muszą pracować w temperaturze ciekłego helu 77K dla detektorów wykonanych z Ge.