Fotonásobič vstupní okno zesílení typicky:

Prezentace na téma: "Fotonásobič vstupní okno zesílení typicky:"— Transkript prezentace:

1 Fotonásobič vstupní okno zesílení typicky:
- koeficient sekundární emise d = 3 – 4 - počet dynod N = 10 – 12 - zisk: G = fotokatoda fokusační elektrononová optika systém dynod anoda

2 Fotonásobič vstupní okno zesílení fotokatoda d ~ Ud
fokusační elektrononová optika systém dynod anoda

3 Fotonásobič – vstupní okno

4 Fotonásobič - fotokatoda
amorfní syntetické SiO2 fotokatoda borosilikátové sklo bi-alkalická K2CsSb ~ nm tenká vrstva napařená na vstupním okně

5 Fotonásobič - fotokatoda
kvantová účinnost: Npe počet uvolněných fotoelektronů Nph počet dopadajích fotonů spektrální citlivost: Ipe proud fotoelektronů Pph intezita dopadajího světla

6 Fotonásobič – fokusační elektronová optika
fokusační elektrononová optika účinnost sběru > 80% doba letu k dynodě musí být stejná (nezávislá na místě emise)

7 Fotonásobič – systém dynod
emise sekundárních elektronů povrch dynod: Cs-Sb, Cu-Be, Ag-Mg - vysoký faktor sekundární emise d - stabilita d i při vysokých proudech - nízká termionická emise

8 Fotonásobič – dělič napětí
kladné napětí záporné napětí

9 Fotonásobič – dělič napětí
záporné napětí – pulsní mód

10 Fotonásobič – temný proud
šum termionická emise z katody a z dynod svodové proudy zbytková radiace

11 Fotonásobič – temný proud
Richardsonův zákon výstupní práce W = 0.5 eV

12 Polovodičové detektory
vodivostní pás záchytové nebo rekombinační centrum valenční pás

13 Polovodičové detektory
p-n přechod díry elektrony p typ n typ - + - + - + depleted layer ~ 100 mm

14 Polovodičové detektory
p-n přechod díry elektrony p typ n typ - + - + - + depleted layer ~ 100 mm - HV + HV - - - - - + + + + - - - + + + - - - - - + + + + p contakt n kontakt

15 Ge(Li) Polovodičové detektory
ZSi = 14 ZGe = 32 sfotoefekt ~ Z 5  60  větší pro Ge Li donor - HV + HV - - - - - + + + + - - - + + + - - - - - + + + + p contakt n kontakt

16 Ge(Li) Polovodičové detektory
- HV + HV - - - - - + + + + - - - + + + - - - - - + + + + p contakt n kontakt

17 Ge(Li) Polovodičové detektory
137Cs 137Cs

18 HPGe polovodičové detektory
n + kontakt krystal vysoce čistého Ge cimp < 1010 cm-3 = 2  10-7 ppm p + kontakt

19 HPGe polovodičové detektory

20 HPGe polovodičové detektory
137Cs

21 HPGe polovodičové detektory
energetické rozlišení (FWHM) E = 122 keV (55Fe EC) R = 0.5 – 1.0 % E = 1333 keV (60Co b-) R = 0.14 – 0.17 % relativní účinnost (% NaI) absolutní vnitřní účinnost

22 Nábojově citlivý předzesilovač
zisk vstupní impedance: výstupní napětí

23 Nábojově citlivý předzesilovač
zisk vstupní impedance: výstupní napětí

24 Šum: scintilační detektory
Poissonovo rozdělení 511 keV g-záření ~ 5000 fotonů emitovaných BaF2 scintilátorem (100 eV/foton) ~ 100 fotonů na fotokatodě (rychlá komponenta) (integrální světelný výstup BaF2 20 / 2 % NaI) (70 keV) ~ 3 108 elektronů na anodě (zisk PMT G = 107, kvantová účinnost katody h = 25%), 4 mA max. proud (délka pulsu 30 ns) 0.2 V (pro 50 W vstupní impedanci) fluktuace signálu: elektronický šum lze zanedbat dosažitelný elektronický šum:

25 Šum: polovodičové detektory
511 keV g-záření ~ párů elektron-díra (Ge x = 2.96 eV/e-díra pár) vnitřní rozlišení na energii E = 511 keV (fano faktor F = 0.1) fluktuace signálu: dosažitelný elektronický šum: elektronický šum je dominantní

26 Rtg. záření rentgenka anoda Cu, Co, W, Mo ~ 1% energie  rtg. záření
30 – 150 kV rentgenka anoda Cu, Co, W, Mo ~ 1% energie  rtg. záření

27 Rtg. záření rentgenka anoda Cu, Co, W, Mo ~ 1% energie  rtg. záření
rotující anoda rentgenka anoda Cu, Co, W, Mo ~ 1% energie  rtg. záření

28 Spektrum rtg. záření rentgenka Photon energy [keV] x 10 m  2

29 Spektrum rtg. záření rentgenka m  2 n  2

30 Spektrum rtg. záření Mo anoda, Zr b filter rentgenka rentgenka m  2

31 Absorpce rtg. záření absorpce m – lineární absorpční koeficient
m /r – hmotnostní absorpční koeficient

32 Absorpce rtg. záření m /r – hmotnostní absorpční koeficient
Ni - hmotnostní absorpční koeficient látka složená z více typů atomů: wi – hmotnostní koncentrace

33 Absorpce rtg. záření Pb - hmotnostní absorpční koeficient

34 Rtg. záření rentgenografie

35 Rtg. záření rentgenografie

36 CT (X-ray computed tomography)

37 CT (X-ray computed tomography)
tenké řezy 5 mm

38 CT – radiokontrastní látky
sloučeniny jódu ZI = 53 neškodný pro lidské tělo kontrastní zobrazení cév, žil, tepen

39 CT – radiokontrastní látky
BaSO4 ZBa = 56 ve vodě nerozpustný bílý prášek kontrastní zobrazení trávícího systému

40 CT – průmyslové využití
kónický svazek rtg. záření rotující vzorek nedestruktivní test

41 EBT – electron beam tomography
rtg. záření generuje na prstenci okolo pacienta svazek elektronů vychylovaný magnetickým polem stacionární vyšší rychlost skenu zobrazení srdce

42 Zpětně odražené rtg. záření
detekce rtg. záření deflektovaného Comptonovým rozptylem bezpečnostní skenery

43 XRF – X-ray fluorescence
charakteristické rtg. záření indukované rtg. nebo gama zářením chemická analýza