§ 62. Сцинтилляционный метод дозиметрии нейтронов

Световые вспышки в сцинтилляторе при облучении его ней- тронами возникают в результате поглощения протонов и тяжелых ،ядер отдачи. Если ДЕ' — поглощенная в единицу времени энер- гия в сцинтилляторе, то ток на выходе фотоумножителя сцин-

тилляционного счетчика определяется соотношением

^aMgri &Е' (Мф

(62.1)

где М — коэффициент усиления фотоумножителя; g — оптическая эффективность (выход фотоэлектронов с фотокатода ФЭУ на ،один испущенный сцинтиллятором фотон); т١ — конверсионная эффективность сцинтиллятора, показывающая, какая доля по­глощенной энергии преобразуется в световую энергию; (Е٢)ф— средняя энергия фотонов, испускаемых сцинтиллятором; а — ко­эффициент пропорциональности, учитывающий размерность еди­ниц.

Если иметь в виду только процесс упругого рассеяния, то ٤٥) ٠'^£٥_н»н + 62.2> ..١٤(،،'_،٥”٢-₎؟)

где ан — сечение рассеяния на ядрах водорода; пн — число ато­мов водорода в 1 см³ фосфора; п٤٠ — число атомов тяжелых ядер типа i в 1 см³ фосфора; S и h — соответственно площадь и тол­щина фосфора. Сумма учитывает взаимодействие нейтронов с тяжелыми элементами сцинтиллятора, а первый член в скобках — взаимодействие только с атомами водорода.

Для целей дозиметрии целесообразно применять водородсо­держащие сцинтилляторы; в этом случае можно пренебречь вкла­дом в поглощенную энергию тяжелых ядер. Чувствительность дозиметра определяется измеряемым током, отнесенным к одному падающему нейтрону:

А =٠٧„ (62.3,

Сцинтилляционный счетчик будет отвечать дозиметрическим требованиям, если зависимость чувствительности /ф/срм от энергии нейтронов Е٠ подобна зависимости тканевой дозы от энергии. Определяющую роль в энергетической зависимости чувствитель­ности играют величины ٠٩, с٢_н и Ео٠ В нейтронных дозиметрах используют сцинтилляторы двух типов: однородные органические и смесь водородсодержащих веществ с неорганическим сцинтил­лятором. Органические однородные сцинтилляторы обладают удов­летворительной тканеэквивалентностью, но имеют недостаток — при их использовании затруднена дискриминация ،у-фона.

192

.(62.4)

(^)Ф بإ

где Hkz и Рав— линейные коэффициенты передачи энергии для вещества сцинтиллятора и воздуха; Цг —линейный коэффициент ослабления в сцинтилляторе; ро — мощность дозы у-излучения в воздухе. Индекс у у ،' и означает,, что речь идет' '0٠ у к антах. Для достаточно высокоэнергетического излучения Pz/i<l и

-٠^₽جلآجت٦ع

Мощность дозы выражается через плотность потока Y-кван- тов: Ро=ф?£?٠М/кв/рв١ где Еу - энергия у-квантов. Отсюда, чув-

ствительность счетчика для у-излучения

لم٠جب

Сравнивая выражения (62.3) и (62.5), для одинаковой энергии

у-квантов и нейтронов получаем

۶?« 1 ٠٧٦

٦١ 2 م أ?ااً٠، hz

Конверсионная эффективность органических сцинтилляторов для протонов обычно в несколько раз меньше конверсионной эффективности для электронов؛ в то же время Инан>|лц٠ Это приводит к тому, что отношение, чувствительности, вычисленное по уравнению (62.6), равно или меньше единицы. Так, для антра- цена при энергиях нейтронов и у-квантов, равных 1 МэВ, عرج•: = 0,7. Следовательно, у-кванты регистрируются '-органическим сцинтиллятором так же хорошо, как и нейтроны. Дискримина- ция импульсов, обусловленных у-квантами, затруднена тем, что r٦v>T١ и импульсы от электронов по амплитуде сравнимы или даже больше импульсов от протонов.

Положение несколько улучшается, если измерять не ток на выходе умножителя, а частоту импульсов. Частота импульсов от квантов Vv и нейтронов Vn определяется соотношениями

V_٢ = <P_TIb_zSh; v_n ي ?n٠H H Sh-,

(62.5)

НН

(62.6)

(62.7)

отсюда

٢? ٢لا н

V« — ٥н"п

Так как Ц2<٥н^н, то для од'инаковых потоков у-кван о и ней- тронов Уу/у_п< 1.

13—6408

193