ГА́ММА-СПЕКТРО́МЕТР

ГА́ММА-СПЕКТРО́МЕТР, при­бор для оп­ре­де­ле­ния энер­гии гам­ма-кван­тов (γ-кван­тов). Ре­ги­ст­ра­ция γ-кван­та в Г.-с., как пра­ви­ло, ос­но­ва­на на трёх глав­ных про­цес­сах взаи­мо­дей­ст­вия γ-кван­та с ве­ще­ст­вом – фо­то­эф­фек­те, ком­пто­нов­ском рас­сея­нии и ро­ж­де­нии пар элек­трон-по­зи­трон. В Г.-с. из­ме­ря­ют­ся энер­гии элек­тро­нов и по­зи­тро­нов, ко­то­рым γ-квант пе­ре­да­ёт свою энер­гию в де­тек­ти­рую­щем ма­те­риа­ле гам­ма-спек­тро­мет­ра.

Осн. ха­рак­те­ри­сти­ка­ми Г.-с. яв­ля­ют­ся раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность и эф­фек­тив­ность, обыч­но вы­ра­жен­ные в про­цен­тах. Раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность Г.-с. ха­рак­те­ри­зу­ет воз­мож­ность раз­де­ле­ния двух ли­ний γ-из­лу­че­ния, близ­ких по энер­гии; ко­ли­че­ст­вен­но она оп­ре­де­ля­ет­ся от­но­ше­ни­ем △ℰ/ℰ, где ℰ – энер­гия ре­ги­ст­ри­руе­мых γ-кван­тов, △ℰ – ши­ри­на ли­нии (в еди­ни­цах энер­гии) на по­ло­ви­не её вы­со­ты. Эф­фек­тив­ность Г.-с. – это до­ля за­ре­ги­ст­ри­ро­ван­ных γ-кван­тов от об­ще­го их чис­ла, по­пав­ших в гам­ма-спек­тро­метр.

Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ны­ми ти­па­ми Г.-с. яв­ля­ют­ся сцин­тил­ля­ци­он­ный и по­лу­про­вод­ни­ко­вый. Сцин­тил­ля­ци­он­ный Г.-с. со­сто­ит из сцин­тил­ля­то­ра и фо­то­элек­трон­но­го ум­но­жи­те­ля (ФЭУ). В сцин­тил­ля­то­ре под дей­ст­ви­ем элек­тро­нов, соз­да­вае­мых γ-кван­та­ми, воз­ни­ка­ет крат­ко­вре­мен­ная вспыш­ка све­та – сцин­тил­ля­ция, пре­об­ра­зуе­мая в ФЭУ в элек­трич. им­пульс. Ам­пли­ту­да им­пуль­са про­пор­цио­наль­на энер­гии элек­тро­на (см. Сцин­тил­ля­ци­он­ный де­тек­тор). В ка­че­ст­ве сцин­тил­ля­то­ров при­ме­ня­ют, например, кри­стал­лы NaI, ак­ти­ви­ро­ван­ные Tl. Раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность сцин­тил­ля­ци­он­ных Г.-с. 4-5% для γ-кван­тов с энер­ги­ей 1 МэВ. Их эф­фек­тив­ность мо­жет при­бли­жать­ся к 100%.

В по­лу­про­вод­ни­ко­вом Г.-с. γ-кван­ты обыч­но ре­ги­ст­ри­ру­ют­ся в мо­но­кри­стал­ле гер­ма­ния. Под дей­ст­ви­ем элек­тро­нов, об­ра­зуе­мых γ-кван­та­ми, воз­ни­ка­ют элек­трон­но-ды­роч­ные пá­ры. Элек­тро­ны и дыр­ки с по­мо­щью при­ло­жен­но­го элек­трич. по­ля соз­да­ют им­пульс то­ка, ам­пли­ту­да ко­то­ро­го про­пор­цио­наль­на энер­гии элек­тро­на. Раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность по­лу­про­вод­ни­ко­вых Г.-с. для γ-кван­тов с энер­ги­ей 1 МэВ мо­жет дос­ти­гать 0,1-0,2%. Эф­фек­тив­ность их обыч­но ни­же, чем у сцин­тил­ля­ци­он­ных гам­ма-спек­тро­мет­ров.

В об­лас­ти энер­гий γ-кван­тов по­ряд­ка 100 кэВ ино­гда при­ме­ня­ют­ся га­зо­вые про­пор­цио­наль­ные счёт­чи­ки, на­пол­нен­ные Ar или Kr. По раз­ре­шаю­щей спо­соб­но­сти они ус­ту­па­ют по­лу­про­вод­ни­ко­вым Г.-с., но су­ще­ст­вен­но пре­вос­хо­дят сцин­тил­ля­ци­он­ные Г.-с. Mагнитные Г.-с., ос­но­ван­ные на из­ме­ре­нии энер­гии ком­пто­нов­ских элек­тро­нов или элек­трон­но-по­зи­трон­ных пар, соз­да­вае­мых γ-ква­н­та­ми в тон­ком слое ве­ще­ст­ва (ра­диа­то­ре), при­ме­ня­ют­ся ре­же, т. к. вы­тес­ня­ют­ся бо­лее эф­фек­тив­ны­ми по­лу­про­вод­ни­ко­вы­ми Г.-с. При низ­ких энер­ги­ях γ-кван­тов при­ме­ня­ют­ся так­же кри­сталл-ди­фрак­ци­он­ные Г.-с. Эти при­бо­ры от­ли­ча­ют­ся осо­бен­но вы­со­кой точ­но­стью из­ме­ре­ния энер­гии и по прин­ци­пу дей­ст­вия ана­ло­гич­ны рент­ге­нов­ским спек­тро­мет­рам (см. Рент­ге­нов­ская ап­па­ра­ту­ра).

Для спек­тро­мет­рии γ-кван­тов вы­со­ких энер­гий ис­поль­зу­ют­ся Г.-с., ос­но­ван­ные на ре­ги­ст­ра­ции че­рен­ков­ско­го из­лу­че­ния от элек­трон­но-фо­тон­ных лив­ней, соз­да­вае­мых γ-кван­та­ми в ра­диа­то­рах из тя­жё­ло­го про­зрач­но­го ве­ще­ст­ва, напр. свин­цо­во­го стек­ла (см. Че­рен­ков­ский счёт­чик). Оп­ре­де­лить энер­гию вы­со­ко­энер­гич­но­го γ-кван­та мож­но так­же в пу­зырь­ко­вой ка­ме­ре, на­блю­дая за дви­же­ни­ем ро­ж­дае­мой им па­ры элек­трон-по­зи­трон в маг­нит­ном по­ле.