Способ измерения -активности среды и твердый сцинтилляционный детектор для его осуществления

Способ измерения -активности среды и твердый сцинтилляционный детектор для его осуществления

Реферат

 

Использование: оперативное измерение в режиме мониторинга низких уровней альфа-излучения в жидких, пластичных и сыпучих средах. Сущность изобретения: перед началом измерений рассчитывают контактный объем среды V_с и усредненный геометрический фактор регистрации и определяют минимальное время t, необхожимое для регистрации альфа-излучения в среде, по формуле , где n - число отсчетов сцинтилляций альфа-частиц, обеспечивающее требуемую точность измерений; a_min (Бк л^-1) - минимальный заданный уровень чувствительности измерений, например ПДК. Измеряют и определяют удельную активность среды по формуле (Бк л^-1). Сцинтилляционный датчик детектора выполнен в виде блока стержней, имеющих призматическую или цилиндрическую, или обтекаемую форму, соединенных между собой решеток и выполненных из силикатного или органического, или кварцевого стекла, или из лейкосапфира, последовательно покрытых по образующей поверхности слоем сцинтиллятора ZnS(Ag) толщиной 30-50мкм, слоем светоизолятора-отражателя из алюминия и слоем фторопласта, суммарной толщиной двух последних слоев 1-5 мкм. Торцы стержней заполированы и с одной стороны оптически соединены с окном-световодом гидроизолированной камеры ФЭУ, а с другой - покрыты зеркальным отражателем и снабжены заостренными наконечниками. Геометрические параметры датчика оптимизированы в зависимости от свойств среды. Для измерений при перемещении в водной среде детектор снабжен буксируемым или автономным установочным аппаратом, обладающим системой поддержания и варьирования глубины погружения и пространственной ориентации датчика. Для измеренй в пластичных и сыпучих средах детектор снабжен приспособлениями для ввода датчика в среду с помощью манипулятора и буровой установки или гидромонитора. Способ и устройство позволяют измерять удельную активность, например, ²³⁹Pu на уровне ПДК в воде, полужидком иле, влажном грунте и песке соответственно за 7, 10, 18 и 22 мин. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил., 4 табл.

Изобретение касается измерения удельной -активности среды и может быть использовано для оперативных измерений и мониторинга низких уровней -излучения в жидких, пластичных и сыпучих средах, например в глубинных, мелких и приповерхностных водах любой степени замутненности, в придонном иле и влажных мягких грунтах, для изучения пространственно-временных вариаций естественной и техногенной -активности донных осадков, глубинных и поверхностных вод океанов, морей и крупных озер, а также для проведения аналогичных исследований в реках, малых озерах, болотах, торфяниках, подпочвенных водах, промышленных стоках, пульпах, обводненных скважинах и т.п. Изобретение может найти применение для оценки и контроля радиационно-экологической обстановки в окрестностях АЭС и радиохимических производств, а также в районах ядерных аварий на суше и на море.

Известен способ измерения -излучения в жидкой среде с помощью сцинтилляционного детектора [1] Для проведения измерений через камеру, находящуюся под контактной (рабочей) поверхностью датчика, покрытой майларом, по трубопроводу пропускают исследуемую жидкую среду, содержащую тяжелые радионуклиды, и с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и присоединенного к нему электронного устройства измеряют скорость счета сцинтилляций, вызываемых в датчике -частицами. Удельную активность жидкой среды, т.е. число -распадов в единице объема среды за 1 с определяют путем сравнения скоростей счета -частиц в этой среде и в эталонном растворе с известной удельной активностью исследуемого -излучателя. Данное техническое решение принято за прототип способа.

Известен детектор для измерения -излучения в жидкой среде [1] в котором в качестве датчика используют плоский сцинтилляционный экран. Такой экран [1] изготовляют, например, путем нанесения на поверхность диска-световода слоя мелкокристаллического сцинтиллятора толщиной 100-120 мкм, в качестве сцинтиллятора используют сульфид цинка ZnS. Слой сцинтиллятора дополнительно покрывают отражающим и защитным слоем майлара, толщина которого ( 12 мкм) вдвое меньше длины l ' пробега в материалах майлара (лавсан, алюминий) -частиц, испускаемых тяжелыми радионуклидами, например 238U и ²³⁹Pu (l ' 20-30 мкм) [2,3] Экран оптически соединен через диск-световод с окном фотокатода ФЭУ.

Способ и устройство отличаются сравнительной простотой используемого детектора и оперативностью проведения измерений. Сравнительно малая толщина слоя сцинтиллятора обеспечивает в детекторе [1] низкий фон от и -излучений.

Однако данный детектор отличается низкой чувствительностью измерений и невозможностью проведения их в природных средах в режиме мониторинга.

По данным [1] уровень чувствительности детектора для обнаружения ²³⁸U в воде по -излучению составляет 10^-9 Кимл^-1, что соответствует 10^-6 Кил^-1 3,710⁴ Бкл^-1. Между тем, уровень чувствительности детектора, предназначаемого для мониторинга в окружающей среде таких техногенных радионуклидов, как ²³⁵U, ²³⁹Pu и ²⁴⁰Pu, должен соответствовать измеряемым удельным активностям, не превышающим ПДК для этих нуклидов, т.е. 2,210^-9 Кимл^-1 81,4 Бкл^-1 [4] что в 500 раз меньше минимальной величины удельной -активности, определяемой детектором [1] Одна из причин низкой чувствительности детектора [1] заключается в том, что контактная поверхность датчика невелика. Кроме того, не оптимизирован состав сцинтиллятора (не имеется указаний о содержании в нем активатора). Толщины слоев ZnS и майлара в датчике [1] также не оптимизированы, что приводит к снижению эффективности регистрации -излучения из-за несовершенной геометрии -счета и плохих условий светособирания.

Недостатком способа-прототипа является необходимость проведения калибровочных измерений на данном экземпляре детектора для данного вида среды и для каждого конкретного радионуклида, удельную активность которого предполагается измерять в этой среде, что не всегда возможно. В частности, в работе [1] для калибровки детектора используют водные растворы нитрата уранила известной удельной активности. В результате таких измерений находят коэффициент пропорциональности между величинами измеряемой скорости счета и определяемой удельной активности [1] Указанная процедура экспериментальной калибровки для данного детектора очевидно является достаточно простой лишь при измерениях -активности в воде и истинных водных растворах. Но эта процедура становится крайне затруднительной и, по-видимому, теряет смысл в предусмотренных предлагаемым техническим решением случаях прямых измерений -активности в мутных полужидких и пластичных средах (ил, торф и т.п.). Дело в том, что для приготовления эталонного образца известной удельной активности, адекватного исследуемой среде, необходимо сначала приготовить неактивный образец, близкий к исследуемой среде по составу и физико-химическим свойствам. Затем требуется ввести и гомогенно распределить в образце -активный радионуклид, который должен быть взят в подходящей химической форме, которая заранее известна.

Целесообразно отказаться от этой трудоемкой и ненадежной процедуры и заменить ее теоретическим расчетом указанного коэффициента для гомогенных и квазигомогенных сред, исходя из их плотности и химического состава, которые, как известно, определяют длину пробега -частиц в среде.

Наиболее близким к изобретению является детектор [5] содержащий секционный сцинтилляционный датчик, представляющий собой сборку из параллельно расположенных пластин сцинтилляционной пластмассы, расстояние между которыми делают более широким, чем толщина пластин. Затем приводят сборку в оптический контакт с окном ФЭУ через плексигласовый световод, заполняют промежутки между пластинами исследуемым жидким или газообразным материалом и производят измерения.

Подобно детектору [1] поверхность сцинтиллятора [5] может быть покрыта металлическим отражателем-светоизолятором. В случае необходимости подавления -фона используют две системы пластин, вставленных одна в другую и работающих в схеме антисовпадений. Преимущество данного детектора заключается в увеличении контактной поверхности датчика за счет секционирования сцинтиллятора.

Однако при отсутствии металлического покрытия пластин данный детектор не может работать в режиме мониторинга, поскольку в этом случае датчик должен находиться в светонепроницаемом кожухе. Между тем, одно лишь металлическое покрытие пластин без дополнительного защитного слоя сильно подвержено абразивному разрушающему действию твердых частиц, находящихся в потоках воды, в илах, грунтах и т.п. Кроме того, в случае измерений в промышленных стоках и технологических растворах металлический слой может подвергаться коррозии. При длительных стационарных измерениях, например при установке детекторов в контрольных пунктах под водой, на оксидной пленке, образующейся, например, поверх алюминиевого покрытия, могут сорбироваться из природных вод различные осадки, включая биопродукты, органические вещества и неорганические примеси, в том числе содержащие радионуклиды. Это может привести к увеличению фона и существенному снижению чувствительности детектора, вплоть до выхода его из строя.

Геометрия сборки из сцинтилляционных пластин не является оптимальной по величине контактной поверхности. Такая сборка недостаточно эффективна в случаях необходимости ее быстрого внедрения в вязкую или сыпучую среду и быстрого удаления из этой среды. Применение двух сборок, включенных на антисовпадения, еще более ухудшает гидродинамические характеристики данного датчика.

Использование в этом датчике пластин пластмассового сцинтиллятора (ПС), также нельзя признать удачным решением. В результате комптоновского рассеяния внешнего -излучения в ПС и в исследуемой среде, находящейся внутри датчика, детектор будет регистрировать значительный -фон. Очевидно, такой фон нельзя полностью исключить с помощью предлагаемого в [5] включения на антисовпадения хотя бы потому, что значительная часть комптоновских -квантов будет вылетать из датчика. Эти обстоятельства усугубляются низким энергетическим выходом Y -сцинтилляций в ПС. Как известно, для сцинтилляций в ПС от релятивистских электронов, в частности от электронов с энергиями Е_о 1МэВ, величина Y_е 2% Между тем, в случае испускаемых тяжелыми радионуклидами -частиц с энергиями Е 5 МэВ из-за характерного для ПС сильного тушения в -треках отношение Y /Y_е 0,1, т.е. величина Y 0,1Y_е 0,2% В результате, амплитуда сцинтилляции, которая пропорциональна произведению EY, для рассматриваемого -излучения будет такой же, как для электронов с энергией Е_е 0,5 МэВ, т.е. амплитуды -сцинтилляций в случае [5] оказываются близкими к амплитудам фоновых сцинтилляций, вызываемых в ПС значительной частью комптоновских электронов, что приводит к снижению чувствительности детектора, предлагаемого в работе [5] Как известно, у лучших сцинтилляторов на основе ZnS, например у ZnS(Ag), величина Y 20% что на два порядка величины превышает Yдля ПС. Поэтому в детекторе [5] требуется значительно более чувствительная и сложная электронная аппаратура, чем в детекторе на основе ZnS(Ag).

Задача изобретения заключается в расширении сферы использования, повышении эффективности измерений и чувствительности детектора.

Для этого в способе измерения -активности среды, включающем измерение скорости (с^-1) счета -частиц сцинтилляционным детектором в исследуемой среде и определение удельной активности а, перед началом измерений скорости счета -частиц определяют минимальное время t регистрации -излучения для каждого типа исследуемой среды по зависимости t n(a_minV)^-1, (c), (1) где n необходимое число отсчетов для обеспечения требуемой точности измерений; V_с контактный объем среды у рабочей поверхности датчика, т.е. объем слоя среды, в котором возникают -частицы, входящие в сцинтиллятор и регистрируемые детектором, л; усредненный геометрический фактор регистрации, учитывающий долю -частиц, зарегистрированных детектором, от числа -распадов в контактном объеме V_с, после чего проводят измерение и определяют удельную активность среды по формуле a (V)^-1 (Бкл^-1), (2) где (V)^-1= _ont (л^-1) расчетная величина объемной эффективности регистрации.

Для типовых сред: воды, полужидкого ила, влажного грунта и песка рассчитанное по формуле (1) минимальное время измерений удельной активности ²³⁹Pu на уровне ПДК может составлять 7,10,18 и 22 мин 10% соответственно.

Задача изобретения может быть решена также тем, что в твердом сцинтилляционном детекторе для измерения -активности среды, содержащем секционированный сцинтилляционный датчик с металлическим отражателем-светоизолятором, оптически соединенный световодом с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), сцинтилляционный датчик выполнен в виде блока параллельных, с зазором установленных призматических или цилиндрических стержней-световодов из оптически прозрачного нелюминесцентного материала, покрытых по образующей поверхности слоем сцинтиллятора сернистого цинка-серебра [ZnS(Ag)] толщиной 50-30 мкм, поверх которого последовательно нанесены слой светоизолятора-отражателя из алюминия и слои защитных покрытий из антиабразивного и гидрофобного материалов суммарной толщины 1-5 мкм, при этом стержни имеют полированные торцы, которые с одной стороны соединены обоймой с окном гидроизолированной камеры ФЭУ, а с противоположной стороны покрыты слоем зеркального отражателя-светоизолятора из алюминия и снабжены заостренными наконечниками, причем отношение диаметра стержня к его длине находится в пределах 0,2-0,02, а к величине зазора между стержнями в пределах 5-0,5.

Стержни-световоды сцинтилляционного датчика могут быть выполнены из органического или силикатного, или кварцевого стекла, или из лейкосапфира.

В качестве органических стекол для изготовления стержней целесообразно использовать аллиловые полимеры или эпоксиполимеры, или поликарбонаты, или полиметилметакрилат, или полиуретанакрилаты.

Первое (внутреннее) защитное покрытие может быть выполнено из полицианакрилата или из поликарбоната, или из аллилового полимера, или из эпоксиполимера.

Второе (наружное) защитное покрытие может быть выполнено из фторопласта.

Для глубоководных измерений окно гидроизолированной камеры ФЭУ может быть выполнено из кварцевого стекла или из лейкосапфира.

Для измерений при перемещениях в водной среде детектор может быть снабжен буксируемым или автономным установочным аппаратом, обладающим системой поддержания и варьирования глубины погружения и пространственной ориентации датчика в потоке исследуемой среды.

Стержни датчика могут иметь сечение обтекаемой формы, причем длинные оси этих сечений ориентированы в направлении наилучшего обтекания потоком исследуемой среды.

Детектор может быть снабжен приспособлениями для введения стержней датчика на заданную глубину пластичной или сыпучей среды, включая манипулятор и буровую установку или гидромонитор.

Предложенный многосекционный, стержневой детектор с оптимальными размерами стержней и толщинами защитного, отражающего и сцинтилляционного покрытия предназначен для осуществления способа измерения низких уровней -излучения тяжелых радионуклидов в средах различной консистенции, состава и плотности, в режиме мониторинга с оптимальной скоростью перемещения и счета. Предлагаемый способ и детектор направлены на решение одной и той же задачи, с получением единого технического результата.

Технический результат изобретения, полученный при реализации предложенных способа и устройства, заключается в следующем.

Предлагаемое изобретение представляет собой способ оперативного измерения низких уровней -активности жидких, пластичных и сыпучих сред, включая глубоководные условия. При этом измерения производят непосредственно в -активной среде, т.е. без отбора и химической подготовки проб. Измерения могут проводиться в режиме мониторинга, т.е. в режиме непрерывной или периодической регистрации уровня -активности, производимой с помощью стационарного или транспортируемого детектора.

Для оптимизации характеристик прибора и для ускорения оценки радиационной обстановки в исследуемой среде впервые разработан метод расчета величины эффективного объема регистрации -излучения, который позволил также исключить трудоемкую операцию создания набора эталонных образцов различных сред с известной -активностью.

Повышена чувствительность детектора и эффективность измерений путем увеличения контактной поверхности сцинтиллятора и оптимизации толщины слоев сцинтиллятора, его покрытий и пограничных слоев среды и снижения тем самым фона и -излучений.

Изобретение может быть использовано в практических задачах оперативного измерения и мониторинга низких уровней -излучения естественных и особенно техногенных радионуклидов (²²²Rn, ²³²Th, ²³⁸U, ²³⁵U, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu и др.) в жидких, пластичных и сыпучих средах, в том числе в поверхностных водах рек и озер, в подпочвенных водах, в глубинных водах морей, в придонном иле, в торфяниках и влажных грунтах, для контроля радиационно-экологической обстановки вблизи населенных пунктов и мест водозабора, для оценки радиационной обстановки в окрестностях АЭС и радиохимических производств, в частности для контроля сливных и оборотных вод этих объектов, а также для контроля за радиационной обстановкой в местах захоронения радиоактивных материалов, в районах ядерных аварий на суше и на море и при ликвидации последствий аварий, например при подъеме затонувших кораблей и подводных лодок с ядерно-активными материалами на борту.

Известен способ измерения -активности с использованием жидких сцинтилляторов [6] который по чувствительности соответствует предложенному техническому решению. Однако этот способ и устройство требуют длительных по времени операций отбора и обработки проб исследуемой среды и, очевидно, непригодны для оперативного изменения -активности в окружающей среде.

При сравнении изобретения с прототипом выявлено, что предложенный способ отличается новой операцией перемещения детектора в различных средах, с обработкой результатов по предложенной зависимости с использованием нового критерия "контактный объем", а устройство отличается формой сцинтилляционного датчика и совокупностью слоев покрытий оптимальной толщины.

Сущность изобретения заключается в том, что при измерениях вводят стержневую сборку датчика в исследуемую -активную среду, измеряют скорость счета сцинтилляций от -частиц и с учетом заранее вычисленных величин контактного объема V_с среды и доли регистрируемых -частиц от общего числа -частиц, возникающих в контактном объеме, определяют удельную -активность а по приведенной выше формуле (2).

Контактный объем V_с это примыкающий к поверхности покрытия сцинтиллятора объем слоя среды толщиной l, в котором возникают -частицы, входящие в сцинтиллятор и регистрируемые детектором. Например, для сцинтиллятора в форме плоского диска площадью S, находящегося в оптическом контакте с имеющим примерно такую же площадь окном фотокатода ФЭУ, V_c Sl. (3) Очевидно, что регистрироваться будут лишь -частицы, определенная часть пробега которых, зависящая от световыхода сцинтиллятора и установленного порога дискриминации, будет проходить в самом сцинтилляторе. Соответственно l < l где l длина пробега -частицы в веществе среды. Так, для воды l 410^-4 см [2,3] При диаметрах плоского датчика и окна ФЭУ d 15 см и величине l 310^-4 см контактный объем составляет V_с Sl d²l/4 0,5 см³.

При более сложной поверхности сцинтиллятора, например цилиндрической, величина l переменная и V_с вычисляется интегрированием по поверхности S, как это показано ниже.

Следует заметить, что формула (3) неприменима уже к случаю прототипа [1] в котором диаметр плоского диска-световода, покрытого слоем сцинтиллятора, в несколько раз превышает диаметр окна ФЭУ.

Геометрический фактор (ГФ) регистрации -излучения это доля -частиц, достигающих сцинтиллятора и регистрируемых детектором, от числа -распадов в контактном объеме. В дальнейшем различаются следующие обозначения для ГФ: и ' ГФ для сцинтилляторов без покрытия и с покрытием (покрытиями) соответственно, среднее значение ГФ на контактной поверхности сцинтиллятора S с покрытием и с ГФ, переменным по поверхности S.

Для плоского дискообразного сцинтиллятора, не имеющего покрытия и прилегающего к окну ФЭУ такой же площади: (aV_c)^-1= (aSl)^-1, (4) где скорость счета -частиц в детекторе, БК; а удельная активность, Бкл^-1; V_с контактный объем, л; S контактная поверхность сцинтиллятора; l толщина контактного слоя.

Как показано на фиг. 1, в вертикальном цилиндрическом столбе активной среды I, имеющем основание единичной площади, на интервале высоты от х до х + dх рождается в единицу времени а.d x -частиц. Из них пересекут границу раздела двух сред и вызовут регистрируемые сцинтилляции в среде II -частицы, прошедшие в среде I путь x l и испущенные в телесный угол (х) в виде конуса с вершиной в точке испускания и с углом полураствора arccos(x/l). Доля этих частиц составляет = a dX, (5) и (6) Геометрический фактор ' для случая плоского сцинтиллятора с покрытием находим следующим образом. В этом случае сцинтиллятор отделяем от активной среды слоем покрытия толщиной b. Длины пробега -частиц в среде и в материале покрытия равны l и l ' соответственно. Требуется определить коэффициент =^' / уменьшения доли регистрируемых частиц в зависимости от величины b. Показано, что по ослабляющим (тормозным) свойствам покрытие можно заменить на слой среды толщиной b' b(l /l'). Тогда в геометрию предыдущей задачи добавляется слой толщиной b', в котором отсутствует источник.

Соответственно в формуле (5) заменяется нижний предел интегрирования: a 1- dX [1-b/l]². (7) Как результат: 1- . (8) В табл.1 приведены вычисленные по формуле (8) поправочные коэффициенты и доли ' регистрируемых -частиц с энергией 5 МэВ в сцинтилляторе, отделенном от среды алюминиевым покрытием толщиной b, варьируемой от 1 до 10 мкм. При этом для алюминия пробег l 23 мкм.

Из данных табл.1 следует, что использование покрытий из алюминия толщиной более 5 мкм в случае l /l 2 нецелесообразно. Толщины покрытий примерно 0,5-1,0 мкм практически не сказываются на величине '. Пробеги -частиц в материалах защитных полимерных покрытий примерно в 1,5 раза больше, чем в алюминии, и при толщинах примерно 0,5-1,0 мкм эти покрытия также незначительно влияют на величину '.

В предлагаемом устройстве используют, например, сборку из цилиндрических стержней-световодов, на которые последовательно нанесены слои сцинтиллятора, отражателя-светоизолятора и защитных покрытий. Рассмотрим условия собирания света в одном из таких стержней. Предварительно заметим следующее: во-первых, введенный выше контактный объем М_с в случае стержневого датчика определяется произведением V_c NV, где N число стержней в датчике; V контактный объем среды для одного стержня; во-вторых, так как диаметр стержня значительно превышает длину пробега -частиц в среде: D >> l, то кривизна поверхности стержня практически не влияет на величину ГФ, так что формулы (6) и (8) и данные табл.1 в рассматриваемом случае остаются справедливыми.

Распространяясь в стержне-световоде, свет сцинтилляции многократно рассеивается и отражается слоями алюминия и ZnS(Ag). Поскольку суммарный коэффициент отражения этих слоев К < 1, часть света в них поглощается. Очевидно, потери света возрастают с увеличением числа отражений, т.е. с увеличением расстояния h по образующей стержня от места возникновения сцинтилляции до окна камеры ФЭУ. Поэтому исходные амплитуды регистрируемых сцинтилляций возрастают с увеличением h, т.е. при больших h регистрируются сцинтилляции от -частиц с увеличенной частью l* пробега в ZnS(Ag) и соответственно с уменьшенной частью l их пробега в исследуемой среде. Как результат, толщина контактного слоя среды l убывает с увеличением h.

В соответствии с формулой (8), вариации l сказываются на величине геометрического фактора регистрации '(h). Отсюда возникает необходимость в том, чтобы найти среднее значение для данного стержня в определенных условиях измерений.

Для расчета величин V и в рассматриваемом случае необходимо сначала определить функцию l l(h), для чего требуется рассчитать зависимость от h коэффициента светособирания , т.е. доли фотонов сцинтилляций, доходящих по стержню до окна ФЭУ.

Расчет зависимости = (h) производят при следующих исходных данных: отражение света сцинтилляции от слоя микрокристаллического порошка Zn(Ag), покрытого алюминием, считают диффузным; потерями света в прозрачном материале стержня-световода пренебрегают; принимают, что реальные значения коэффициента отражения от указанного слоя лежат в пределах К 0,95-0,8.

При этом рассматривают распространение света по длинному стержню, т.е. по стержню, имеющему отношение диаметра D к длине H, D/H >> 1.

Расчет зависимости величины от параметров стержня проведен с использованием разработанной машинной программы на основе метода Монте-Карло (метода стохастического имитационного моделирования). Результаты расчетов при различных значениях К, D/H и h/H представлены на фиг.2-5. Оцененные статистические погрешности результатов не превышают 5% Очевидна желательность выбора отражателя с возможно более высокими значениями К, что особенно существенно для стержней с большим удлинением, т.е. с высокими отношениями D/H (фиг. 2 и 3). В то же время для стержней с малым удлинением (фиг.4 и 5) потери света на поглощение при отражении невелики. Однако снижение D/H очевидно будет приводить к уменьшению контактного объема, т.е. к снижению чувствительности детектора. Таким образом, требуется оценить оптимальную величину чувствительности.

Определение контактного объема V для цилиндрического стержня длины Н и диаметра D производят с помощью кривых, изображенных на фиг.2-5. Рассмотрим в качестве примера случай регистрации -частиц, испускаемых при -распаде ²³⁹Pu. Энергия таких -частиц Е 5 МэВ. Пусть 1 доля этой энергии, поглощаемая в сцинтилляторе. Соответственно (1 ) доля энергии, поглощаемая в среде и покрытиях сцинтиллятора.

Как уже отмечалось, энергетический выход сцинтилляции для ZnS(Ag) составляет Y 0,2. Средняя энергия сцинтилляционного фотона ( 420 нм) равна h 3 эВ, т.е. в сцинтилляции рождается Z₁ E Y / h 310⁶ фотонов. Для подавления фона от шумов ФЭУ и -квантов порог дискриминации в детекторе целесообразно установить на уровне амплитуды сцинтилляции, равной Z 310³-10⁴ фотонов в световом импульсе. Таким образом, если коэффициент светособирания для фотонов сцинтилляции равен , то условие регистрации имеет вид Z₁ 310⁵Z (9) Отсюда получаем минимальное значение =₁, при котором соотношение (9) обращается в равенство. При 1, т.е. для сцинтилляции, пространственно наиболее близкой к ФЭУ, ₁ 0,01-0,03; при 0,1 величина ₁ 0,1-0,3, а при < 0,001 сцинтилляция вообще не будет регистрироваться.

Контактный объем V -активной среды, окружающей цилиндрический стержень рассматриваемого типа, имеющий диаметр D и длину Н (D < <H), может быть определен как интеграл: V 2Dl[1-(X)]dX, (10) где l пробег -частицы в среде X₁=