2. Метод збігів.

Метод збігів (метод співпадань сигналів у часі) грунтується на одночасній реєстрації ядерних випромінювань (частинок чи γ–кввантів , які утворюються при ядерних перетвореннях, двома або більше детекторами. Принципову схему установки підрахунку подвійних збігів при роботі з детекторами гамма-квантів приведено на рис.2.

Електричні імпульси з виходу детекторів підсилюються попереднім підсилювачем –ПП та блоком підсилення приладу БР-1. Підсилені імпульси відбираються за амплітудою, формуються (стандартизуються по тривалості та амплітуді інтегральним чи диференціальним дискримінатором (ДД)) і подаються на схему збігів.

Схема збігів виконує операцію логічного перемноження „і”. Електричний імпульс на виході схеми збігів виникає лише в тому випадку, коли на всі її задіяні входи надходять імпульси від детекторів одночасно, тобто, коли здійснюється збіг появи імпульсів від детекторів у часі з точністю до деякого інтервалу часу ( з точністю до величини роздільного часу схеми збігів).

Істинними збігами називають збіги, для яких одночасність появи причинно обумовлена, тобто істинними збігами є події, викликані випромінюваннями, які утворюються протягом короткого часу при розпаді одного й того ж ядра.

Наявність істинних збігів від двох детекторів –квантів свідчить про те, що, по меншій мірі, частина розпадів радіоактивного препарату здійснюється з утворенням кінцевого ядра у збудженому стані, який потім розпадається шляхом послідовного випромінювання не менше двох –квантів (шляхом каскадного випромінювання –квантів).

Випадковими збігами називають збіги, для яких одночасність появи причинно не обумовлена. У даній роботі випадковими збігами є події, викликані випромінюваннями, які утворюються протягом короткого часу при розпаді різних ядер.

Вимірюючи також енергію зареєстрованих –квантів, можна знайти енергії збудження рівнів кінцевого ядра, а вивчаючи залежність швидкості лічби збігів від кута між напрямками вилітання –квантів (вивчаючи кутові ––кореляції) можна одержати інформацію про спіни і парності ядерних станів [1].

Роздільним часом (схеми збігів) називається найбільший інтервал часу,  , між моментами появи імпульсів на різних входах схеми збігів, при якому імпульси ще реєструються як одночасні.

Величина роздільного часу залежить від тривалості вхідних імпульсів, а також від інерційності детекторів та елементів схеми збігів. В ядерній фізиці використовуються схеми збігів з роздільним часом від 10^-6 до ~10^-12 сек.

Скінченний роздільний час схем збігів приводить до того, що поряд з істинними реєструються також випадкові збіги. Різні радіоактивні ядра розпадаються незалежно одне від одного. Але з певною ймовірністю вони можуть розпастись одночасно, що приведе до реєстрації випадкового збігу. Якщо при розпаді одного ядра утворюється лише один –квант, то він може спричинити сигнал тільки в одному детекторі, а якщо при цьому схемою реєструється збіг, то він випадковий: випадково у той самий час розпалось інше ядро або зареєструвалось випромінювання фону (наприклад, –квант або мезон космічного випромінювання).

Швидкість лічби випадкових подвійних збігів пропорційна роздільному часові схеми збігів. Справді, нехай швидкість лічби імпульсів, зумовлених реєстрацією випромінювань першим детектором n₁ 1/c , а другим–n₂ 1/c, а роздільний час схеми збігів – . Тоді час наявності імпульсу на вході, підключеному до першого детектора, протягом 1 сек. складе t₁=2 n₁ Протягом цього часу другий детектор зареєструє n₂ імпульсів, які випадково співпадуть у часі з відповідними імпульсами першого детектора. Отже:

= 2 n₁ n₂ . (1)

Наявність істинних збігів від радіоактивного препарату можна вважати визначеною, якщо число зареєстрованих збігів n₁₂

n₁₂>> (2)

Прийнято вважати межею виявлення істинних збігів умову

=n₁₂ –  (3)

Тут =n₁₂/t_m –дисперсія виміряної інтенсивності збігів від досліджуваного джерела, –дисперсія виміряної інтенсивності випадкових збігів.

Величину можна визначити експериментально, реєструючи число випадкових збігів від джерела, яке не випромінює каскадних –квантів, або методом затриманих збігів.