Spektrometrie vysokoenergetického záření gama Vhodné využít anorganické scintilátory: BGO, BaF 2, PbWO 4 Elektromagnetická sprška E γ >> 1 MeV fotoefekt.

Prezentace na téma: "Spektrometrie vysokoenergetického záření gama Vhodné využít anorganické scintilátory: BGO, BaF 2, PbWO 4 Elektromagnetická sprška E γ >> 1 MeV fotoefekt."— Transkript prezentace:

1 Spektrometrie vysokoenergetického záření gama Vhodné využít anorganické scintilátory: BGO, BaF 2, PbWO 4 Elektromagnetická sprška E γ >> 1 MeV fotoefekt je malý → detekce gama pomocí elektromagnetické spršky tvorba párů, brzdné záření... Důležitá radiační délka X 0 – vysokoenergetický elektron E → E/e E γ ~ 100 MeV → potřeba detektorů s 15 X 0 Šířka elektromagnetické spršky Molierův poloměr R 0 ~ cm (uvnitř je zhruba 90% energie spršky, platí zhruba R 0 = 0,0265  X 0 (Z+1,2) Vytvoření elektromagnetické spršky – je třeba určit celkovou energii, směr a čas příletu původního fotonu Fotony s energií desítek MeV až GeV a více Kombinace konvertoru (olovo, wolfram..) a dráhových detektorů elektronů a pozitronů (jiskrové komory, křemíkové

2 Počet částic v kaskádě roste geometricky Multiplikace pokračuje až po kritickou energii E C N(t) = 2 t Hloubka vyjádřena v radiačních délkách X 0 : t = x/X 0 Pro kritickou energii E C a radiační délku X 0 platí: Střední energie částic ε je: Multiplikace částic – zvětšování počtu elektronů, pozitronů a fotonů Kritická energie E C – energie nad kterou dominují u elektronu radiační ztráty nad ionizačními Maximální počet částic N MAX v hloubce t MAX 0 t 4 1234N(t) 11/21/41/8 ε(t)/E t MAX ~ ln Є Energie v jednotkách E C : Є = E/E C 3,2 GeV v Pb maximum t MAX = 6, N MAX = 400

3 Segmentované detektory s dlouhých krystalů (průměr dvojnásobek Molierova poloměru Energie se sčítá z hlavního i sousedních detektorů: Určuje se poloha středu: y z Používají se i jiné typy vah Ztráta malých příspěvků z modulů, kde je E i pod prahem detekce Příklad ze zařízení TAPS (BaF 2 ) l = 250 mm, d = 54-59 mm: X 0 = 20,5 mm R 0 = 33,9 mm, E C = 12,7 MeV Pro Eγ ~ 160 MeV: ΔE/E ~ 16% – s použitím jen nejvíce zasaženého detektoru ΔE/E ~ 6% - s použitím všech detektorů zasažených sprškou Vysoké energie ΔE/E → 3% Rozlišení v poloze spektrometru TAPS

4 Srovnání středního počtu zasažených modulů pro fotony a neutrony Detekce částic z rozpadů na fotony: Určení invariantní hmotnosti částice: Chyba v určení invariantní hmotnosti: Typické TOF spektrum (vzdálenost od terče 4,3 m), Bi + Pb srážky 1 GeV/n Započtení různého počtu sousedních modulů