Введение к работе
Актуальность темы исследований. В настоящее время гамма-спектрометры широко применяются в фундаментальной и прикладной науке, различных областях техники, в геологии, экологии, медицине. Сегодня из детекторов гамма-излучения наибольшее распространение получили сцинтилляционные (на основе кристаллов Nal и Csl) и полупроводниковые (на основе кристаллов Ge(Li)) детекторы (ППД). Эти приборы имеют в основном удовлетворительные параметры для широкого круга задач. Основными недостатками этих детекторов являются: низкое энергетическое разрешение сцинтилляциовных детекторов (8-10% для гамма-квантов с энергией 1 МэВ) и требование охлаждения до температуры жидкого азота при работе ППД, а для Ge(Li) и при хранении, а также высокая стоимость ППД.
:Д/1Я широкого круга задач не требуется энергетическое разрешение на уровне долей процента (ППД), и вполне достаточно разрешение і - 3%, детекторе таким разрешением и более дешевый, чем ППД, представляет большой интерес. Кроме того, специфические требования, имеющиеся в ряде применений гамма-спектрометрии, затрудняют использование традиционных детекторов.
: Поэтому актуальной является разработка новых типов детекторов гамма-излучения, обладающих хорошим энергетическим разрешением . (на уровне 1-3%), простых, долговечных и сохраняющих свои параметры при повышенных температурах. Одним из направлений решения этой проблемы является исследование свойств сжатого ксенона и разработка детекторов гамма-излучения на основе сжатого ксенона!
Целью работы является исследование свойств сжатого ксенона и создание детектора линейчатого гамма-излучения на его основе.
Научная новизна основных результатов работы заключается в следующем:
Впервые измерены значения средней энергии, необходимой для образования одной электрон-ионной пары в смеси ксенона с водородом
при плотностях от 0.3 до 1.6 г/смЗ, в диапазоне энергий гамма-квантов 0.122-1.33 МэВ и при концентрациях водорода от 0.1 до 0.9%.
Впервые измерены коэффициенты электрон-ионной рекомбинации на следах электронов с энергией 0.122Л.7 МэВ в смеси ксенона с во-, дородом при плотностях от 0.3 до 1.5 г/смЗ и концентрациях водорода от 0.1 до 0.9%.
Впервые определено предельное энергетическое -разрешение ионизационных камер на сжатом ксеноне в диапазоне плотнбстей 0.1-
1.5 г/смЗ, анергий гамма-квантов 0.122-1.33 МэВ и при концентрациях
водорода от 0.1 до 0.9%. ,
Впервые проведены детальные исследования скоростей. дрейфа электронов в чистом ксеноне и смесях с водородом в диапазоне плотностей 0.05-1.7 г/см^ и при концентрациях водорода 0.2г2.0% при....
298К. ":\-1-': /--'/'.'-'"'"'г
Автор защищает: .
1. Результаты исследования физических свойств сжатого ксенона, определяющих характеристики гамма-спектрометров, а именно:
-результаты измерений скоростей дрейфа электронов в сжатом ксеноне и его смесях с водородом при плотностях ксенона до 1.7 г/см3 и концентрациях водорода до 2.0% при 298К;
-результаты определения величины средней энергии, необходимой для образования одной электрон-ноннои пары при плотностях до
1.6 г/см3, в диапазоне энергий 0.122-1.33 МэВ и концентраций водо
рода 0.1-0.9%; .;'"..',.-
результаты измерений энергетического разрешения в сжатом ксеноне при плотностях до 1.6 г/см3, в диапазоне внершй 0.122-1.33 МэВ и концентраций водорода О.Ь0.9%;
результаты измерений коэффициентов электронно-ионной рекомбинации на следах электронов с энергией 0.122-1.7 МэВ, в смесях ксенона с водородом при плотности до 1.5 г/ см3 и концентрациях водорода от 0.1 до 0.9%;
2. Методику выбора оптимальной плотности и концентрации водорода при наполнении детекторов гамма-излучения на сжатом ксено-
, 3. Конструкцию детектора гамма-излучения.
Апробация работы- -
Основные результаты, исследований докладывались на 21 Международной конференции по физике космических лучей (Аделаида, 1989), на Международной конференции по жидким радиационным детекторам (Токио, 1992), на 23 Международной конференции по физике космических лучей (Калгари, 1993), и опубликованы в 5 научных работах.
. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 87 наименований, содержит 136 страниц, в том числе 50 рисунков и 4 таблицы.
