وبلاگ

نمودار ۱-۱.پهنای کامل نصف ماکسیمم انرژی(FWHM) 662KeVپرتو گامایدر آشکارساز، ۵۵KeV را نشان می دهد.
پهنای کامل نصف ماکسیمم انرژی(درصدی) در آشکارسازهای NaI(Tl) ، از ۷ الی ۱۰ درصد است و برای با انرژی ۱۴۰ کیلو الکترون ولت در حدود ۴۲/۰ درصد می­باشد[۱,۲].

همان­طور که دیده می­ شود انرژی قدرت تفکیک به انرژی فوتون اولیه وابسته است. هر چقدر انرژی آن بیشتر باشد درصد انرژی قدرت تفکیک کمتر می­ شود و به عبارت دیگر تفکیک بهتری خواهیم­داشت، زیرا درصد بی­ثباتی آماری کاهش پیدا می­ کند.
۱-۱-۱-۲-۲-۱-۲ راندمان آشکارسازی^[۲۱]:
آشکارسازی یا راندمان آشکارسازی، نسبت آهنگ شمارش­های جذب­شده به آهنگ شمارش­های گسیل شده از نمونه رادیواکتیو مورد نظر می باشد.
آهنگ شمارش و آهنگ گسیل به دلایلی که در ذیل مطرح می­شوند با یکدیگر تفاوت دارند:

1. 1. از یک نمونه رادیواکتیو تابش­ها در ۴ استرادیان گسیل می­ شود ولی تنها کسری از تابش­ها به آشکارساز می­رسند، که این کسر علی­القاعده باید به زاویه فضایی آشکارساز بالای چشمه رادیواکتیو وابسته باشد.

1. 1. کسری از تعداد تابش­های رسیده به آشکارساز، با کریستال آشکارساز اندرکنش می­ کنند.

1. 1. کسری از تعداد فوتون­های تابشی­ اندرکنش نموده و شمرده شده، پیک فوتونی^[۲۲]را تشکیل می­ دهند.

1. 1. در ضمن چشمه ما ممکن است گسیلندۀ چندین ذره باشد درحالی­که آشکارساز تنها برای یک ذره با فوتون از خود واکنش نشان می­دهد.

اگر بخواهیم بازده را برحسب عوامل وابسته که در بالا ذکر شد به­ صورت ریاضیاتی بنویسیم خواهیم داشت:
(۱-۲) =بازده(efficiency)
بهره ذاتی است و بازده بهرۀ پیک فوتونی یا کسر فوتونی^[۲۳] است . بهره هندسی و فراوانی تابش ذره­ای است که آشکارساز نسبت به آن واکنش نشان می­دهد.
۱-۱-۱-۲-۲-۱-۲-۱ بهرۀ ذاتی^[۲۴] :
این پارامتر عبارت است از نسبت تعداد تابش­های آشکار­شده بوسیلۀ آشکارساز به تعداد کلیه تابش­های گسیلی از آشکارساز.
=
= (۳-۱)
این کسر شامل تمام فوتون­هایی است که با اثر فوتوالکتریک و یا پراکندگی کامپتون جذب شده­باشند. بهرۀ ذاتی به نوع و انرژی تابش­ها و ضریب تضعیف خطی و ضخامت آشکارساز وابسته است و این نیز بدیهی به­نظر­می­رسد زیرا هرچه جذب فوتون گسیل­شده به آشکارساز بالاتر باشد، بهرۀ ذاتی بیشتر می­ شود و وقتی انرژی فوتون کم باشد و یا ضریب تضعیف خطی یا ضخامت آشکارساز زیاد باشد، جذب زیادی خواهیم داشت و بهرۀ ذاتی بالا­می­رود. نمودار (۱-۲) تأثیر ضخامت و انرژی بر بهرۀ ذاتی را نشان­می­دهد.
نمودار ( ۱-۲ ) نمودار بهره ذاتی برحسب انرژی فوتون پرتو گاما­ را نشان می­دهد.
این امر به آن دلیل است که بهرۀ ذاتی پرتو گاما با انرژی پایین برای آشکارسازهای NaI () برابر یک می­باشد و با بالارفتن انرژی این مقدار به صفر میل پیدا می­ کند و برای آشکارسازهای گازی نیز نزدیک صفر (۱/۰ درصد) می­باشد.
۱-۱-۱-۲-۲-۱-۲-۲ بازده فوتوپیک^[۲۵] و کسر فوتونی^[۲۶]:
در مورد این پارامتر می توان گفت که کسری از شمارش­ها فوتوپیک را می­سازند.
= (۴-۱)
این پارامتر از تمام عواملی که در اثر فوتوالکتریک مؤثرند، تأثیر می­پذیرد از جمله اندازه، ترکیبِ آشکارساز و انرژی پرتو گاما، اما اصولاً از پهنای PHA تأثیر می­پذیرد. اگر پهنای پنجرۀ PHA را افزایش دهیم نیز افزایش پیدامی­کند.[۲]
۱-۱-۱-۲-۲-۱-۲-۳ بهرۀ هندسی^[۲۷]:
چشمۀ رادیواکتیو در تمام جهات با چگالی برابر و به­ طور یکنواخت از خود تابش گسیل می­ کند. اگر یک آشکارساز در مکانی مقابل آن چشمه قرار­گیرد تنها کسری از تمام تابش­ها به آن برخورد می­ کنند که به زاویه فضایی آشکارساز نسبت به چشمه بستگی دارد. به­ طور­کلی می­توان گفت بهره­ هندسی، نسبت تعداد تابش­های برخوردکننده به آشکارساز، به تعداد کل تابش­های گسیل شده از چشمه است.
=(۵-۱)
برای آشکارساز دایروی به شعاع r که فاصله آن از چشمه R است، عبارتست از:
=(۶-۱)
در فواصل کوچک مساحت آشکارساز را به­­صورت S=Ωr² و Ω=۲π(۱-cosθ) Ω در نظر­می­گیریم و در نتیجه بهرۀ هندسی (۱-cosθ)/۲ میگردد. وقتی آشکارساز به چشمه چسبیده و در مقابل آن است (θ=۹۰^o) بهره هندسی پنجاه درصد می­ شود و در آشکارسازهای مایع که چشمه درون آشکارساز است ((θ=۱۸۰^o است و بهرۀ هندسی صد درصد می­گردد. شکل (۱-۵) این مطلب را روشن می­سازد.
شکل(۱-۵) نمایش بازده هندسی،آشکارسازD با سطح دایره­ای که r در اینجا شعاع آشکارساز است. (A)آشکارسازD که در فاصلۀ R از چشمه قرار­گرفته­است و بازده هندسی چهار برابر وقتی است که آشکارساز در فاصله ۲r از چشمه قرار گرفته باشد. (B) در اینجا آشکارساز و چشمه در تماس با یکدیگرند و بازده هندسی پنجاه درصد است © در این شکل چشمه کاملاً درون آشکارسازی قرار دارد که یک آشکارنده ایده آل است و بازده آن تقریباًصد درصد است.
۱-۱-۱-۲-۲-۱-۳ زمان مرده^[۲۸]:</st rong>
سیستم­های شمارنده برای آن­ که رویدادی را آشکار و ثبت نمایند مدت زمانی را صرف می­ کنند که در طی این مدت هر رویدادی که اتفاق بیفتد را نمی­بینند و آن را نمی­شمرندکه این مدت، زمان مرده نامیده می­ شود. وقتی که سیستم به حال اول باز می­گردد تنها یک اتفاق را می ­تواند ببیند و مجدد با زمان مرده روبرو هستیم. شمارش­هایی که در این مدت از دست می­روند اتلاف زمان مرده^[۲۹] نامیده می­شوند. در دوربین­های سوسوزن اگر دو رویداد به­ طور همزمان اتفاق بیفتد دامنۀ آن دو با هم جمع­می­ شود و تشکیل یک پالس می­دهد که بیرون از تنظیمات PHA است و حذف می­ شود که به آن pulse pile up می گویند.
زمان مردۀ یک شمارنده از اجزای خود شمارنده ناشی­می­ شود، مثلاً از لامپ­های PM یا از PHA، یا از رابط کامپیوتر و اجزای دیگر. زمان مردۀ آشکارسازهای گایگر­مولر از آشکارسازهای سوسوزن و نیمه­رسانا بیشتر است و همچنین زمان مرد­ۀ آشکارسازهای سوسوزنِ جامد از مایع بیشتر می­باشد. سیستم­ها برحسب چگونگی پردازش پالس­های پیوسته با زمان مردۀ مختص به خود، به دو گروه تقسیم می­گردند:

1. 1. Paralyzable

1. 1. Nonparalyzable

در سیستم­های Paralyzable، اگر اتفاقی در مدت زمان مرده صورت­گیرد زمان مردۀ آن اتفاق، حتی اگر خود آن رویداد شمرده نشود، با زمان مردۀ فعلی جمع می­گردد. در واقع در این نوع سیستم­ها زمان مرده، طولانی­تر خواهدشد. این سیستم­ها برای نمونه ­ای با نرخ شمارش بالا، که نخواهیم شمارش تحت تأثیر آن قرار بگیرد، استفاده می­ شود.
در سیستم­های Nonparalyzable، باز هم رویداد­های ثانویه در زمان مرده شمرده نمی­شوند ولی مدت زمان مرده تغییر­نکرده و افزایش پیدا­ نمی­کند. در نمودار (۱-۳) تفاوت بین این دو سیستم مشخص شده است.
بعضی از اجزاء در آشکارسازها و شمارنده­ها paralyzableو برخی دیگر Nonparalyzable می­باشند.
ارتباط آهنگ شمارش جذب شده و آهنگ شمارش واقعی و زمان مرده T در سیستم­های paralyzable و Nonparalyzable اینگونه تعریف میگردد:
سیستم های paralyzable: (1-7) =
سیستم های Nonparalyzable: (1-8)
نمودار (۱-۳) منحنی­های آهنگ شمارش واقعی و آهنگ شمارش مشاهده شده برای سیستم­های nonparalyzable و paralyzable با زمان مرده را نمایش می­دهد[۲].
زمان مرده در سیستم­ها مشکل جدی به ­وجود می­آورد، چندین راه برای رفع آن وجود دارد.
راه اول: ابتدا برای و معلوم نموداری همچون نمودار یا بر­حسب اکتیویته­های معلوم رسم می­گردد و زمان مردۀ سیستم­ها با بهره گرفتن از دو رابطۀ بالا بدست می ­آید. سپس مجهول با معلوم و زمان مردۀ محاسبه شده، بدست آمده و تعدیل می­گردد.
راه دوم: استفاده از دو چشمۀ رادیواکتیو که یکبار جدا و بار دیگر با هم تحت شمارش قرار می­گیرند، است. زمان مرده از یکی از این سه اندازه گیری با بهره گرفتن از معادله مناسب بدست می­آیند.