X0=5.8 г/ см 2

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО СОЗДАНИЮ ДЕТЕТИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ
ИЗМЕРЕНИЯ ФЛЮЕНСА ИМПУЛЬСНОГО ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ С
ЭНЕРГИЕЙ 1-1.5ГэВ.
Детектирующая система состоит из конвертора гамма-квантов с
энергией 1-1.5 ГэВ в электронно-фотонные ливни и детектора для
регистрации электронно-фотонных ливней.
В основу выборы толщины конвертора положим критерий
минимальной статистической погрешности регистрации импульсного гаммаизлучения с энергией 1-1.5ГэВ. Относительная статистическая погрешность
измерения
флюенса
импульсного
гамма-излучения
обратно
пропорционально количеству зарегистрированных первичных гаммаквантов[1]. Соответственно эффективность регистрации первичного
излучения должна быть максимальна . Эффективность регистрации гаммаизлучения определяется выражением - h  1  exp(  * x ) .[1].
Для гамма-квантов c энергией выше 100МэВ основным процессом
взаимодействия со свинцом является рождение пар и величина коэффициента
поглощения составляет ~0.1см2/г(1.13 см-1)[2].
Радиационная длина для свинца составляет X0=5.8 г/ см2. 0.51см (при
плотности свинца 11.34г/см3). [2].
При толщине x=2.5см(~5 X0), h=0.95 - эффективность взаимодействия
первоначальных гамма-квантов с материалом конвертора и образования
электронно-фотонных ливней.
Зависимость среднего числа электронов образованных в ливне и
вышедших из него на детектор зависит от толщины конвертора и имеет
широкий максимум при x~6 X0. при энергиях E/EКР ~150[2]. Где EКР –
критическая энергия, выше этой энергии доминируют радиационные потери,
ниже ионизационные. Для свинца EКР =6.9МэВ.[2].
Выбранная толщина свинцового конвертора 2.5см обеспечивает
высокую эффективность взаимодействия первоначальных гамма-квантов с
материалом конвертора, образование электронно-фотонных ливней, выход
максимального числа образовавшихся электронов ливня из конвертора на
детектор, и в целом малую статистическую погрешность измерения флюенса
импульсного гамма-излучения.
Литература.
1.В.И.Калашникова, М.С. Козодаев. Детекторы элементарных частиц. Наука.
МОСКВА.1966г.
2.Д.Перкинс Введение в физику высоких энергий. МИР. МОСКВА 1975г.
1)Какая будет энергия электронов, если энергия гамма кванта энергия
была 1ГэВ.
Ответ на этот вопрос следует из графика на рис.2.11 из этого графика
видно, что распределение энергии вторичных электронов не сильно
отличается от равномерного ~25% в диапазоне от ~0.01Е до ~
2)какая эффективность будет при толщине свинца 5мм,10мм,15мм
Для ответа на этот вопрос можно построить зависимость h  1  exp(  * x )
при значении величины коэффициента поглощения ~0.1см2/г(1.13 см-1).
На рис. показана зависимость среднего числа электронов-N от
расстояния t
Тогда амплитуды сигнала детектора -А, будет равна
A  N * h  N * (1  exp(  * x ))
В районе 5-7 радиационных длин должен быть максимум, правда довольно
широкий.