Гамма-спектрометр
_{Gamma-ray spectrometer}

    Гамма-спектрометр − прибор для определения энергии γ-квантов. Регистрация γ-кванта в гамма-спектрометр как правило основана на трех основных процессах взаимодействия γ-кванта с веществом − фотоэффекте, Комптон-эффекте и рождении пары электрон-позитрон. В гамма-спектрометр измеряются энергии электронов и позитронов, которым γ-квант передает свою энергию в детектирующем материале гамма-спектрометр Ниже порога рождения пары (1.02 МэВ) регистрация γ-квантов осуществляется по комптоновским электронам и фотоэлектронам. В области совсем малых энергий (десятки кэВ) основную роль играет фотоэффект. При высоких энергиях основным процессом взаимодействия γ-кванта с детектирующим материалом гамма-спектрометр является образование пар. Если, например, γ-квант с энергией Е вызвал в детекторе фотоэффект, то кинетическая энергия выбитого из атома детектора электрона (фотоэлектрона) E_e с точностью до незначительной энергии отдачи атома определяется равенством E_e = Е - I, где I − хорошо известная для каждого атома энергия (потенциал) ионизации, составляющая единицы − десятки эВ для атомов с невысоким порядковым номером. Таким образом, измерение в гамма-спектрометр энергии электрона E_e дает энергию γ-кванта.
    Основными характеристиками гамма-спектрометра являются разрешающая способность (разрешение) и эффективность, обычно выраженные в %. Разрешающая способность гамма-спектрометр характеризует возможность разделения двух линий γ-излучения, близких по энергии. Количественно она определяется отношением ΔЕ/Е, где ΔЕ – ширина линии (в единицах энергии) на половине ее высоты. Разрешение характеризует точность, с которой г.-с. измеряет энергию γ-кванта. Эффективность гамма-спектрометр это доля зарегистрированных γ-квантов от общего их числа, попавших в гамма-спектрометр
    Наиболее распространенными типами гамма-спектрометр являются сцинтилляционный и полупроводниковый. Сцинтилляц. гамма-спектрометр состоит из сцинтиллятора и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). В сцинтилляторе под действием электронов, создаваемых γ-квантами, возникает кратковременная вспышка света - сцинтилляция, преобразуемая в ФЭУ в электрический импульс. Амплитуда импульса пропорциональна энергии γ-кванта. В качестве сцинтилляторов, например, применяют твердые неорганические кристаллы NaJ, активированные Tl. Разрешение сцинтил. гамма-спектрометр 4- 5 % для γ-квантов с энергией 1 МэВ. Эффективность может приближаться к 100%.
    В полупроводниковом гамма-спектрометр γ-кванты обычно регистрируются в монокристалле германия. Электроны, образуемые γ -квантами, производят электронно-дырочные пары, которые под действием приложенного электрич. поля создают импульс тока, амплитуда которого пропорциональна энергии электрона. Разрешение для γ-квантов с энергией 1 МэВ может достигать 0.1- 0.2%. Эффективность обычно ниже, чем у сцинтиляционный гамма-спектрометр
    Из других типов гамма-спектрометр можно отметить магнитные гамма-спектрометр, в которых по траектории движения в магнитном поле определяются энергии комптоновских электронов или электрон-позитронных пар, создаваемых γ-квантами в тонком радиаторе.
    Для спектрометрии γ-квантов низких энергий (десятки − сотни кэВ) используют также кристалл- дифракционные гамма-спектрометр, измеряющие длину волны γ-кванта, и газовые пропорциональные счетчики. Для спектрометрии γ-квантов высоких энергий используются гамма-спектрометр, основанные на регистрации черенковского излучения от электронно-фотонных ливней, создаваемых γ-квантами в радиаторах из тяжелого прозрачного вещества, напр. свинцового стекла. Определить энергию высокоэнергичного γ-кванта можно также в пузырьковой камере, измеряя траекторию рождаемой им пары электрон-позитрон в магнитном поле.

См. также Детекторы для гамма-спектрометрии