Гамма-спектроскопия. 
Ядерная медицина: физические и химические основы

Распределение частиц ядерного излучения по энергии называют энергетическим спектром ядерного излучения. Спектры излучения бывают дискретными или сплошными.

Спектрометр ионизирующего излучения представляет собой детектор, включённый в регистрирующую аппаратуру, которая измеряет энергию и число частиц.

Рис. 3. Влияние окружающих детектор материалов на его отклик. В добавление к ожидавшемуся спектру (пунктир) в спектре появляются дополнительные эффекты: комптоновский континуум, пик отраженного излучения, пик характеристического рентгеновского излучения и пик, связанный с образованием пар.

В большинстве спектрометров жёсткого электромагнитного излучения энергия и интенсивность потока у-квантов или рентгеновских фотонов определяются не непосредственно, а измерением энергии и интенсивности потока вторичных заряженных частиц, возникающих в результате взаимодействия у-излучения с веществом.

Существует большой арсенал приборов, служащих для измерения спектров рентгеновского и у-излучения. Среди них важную роль играют сцинтилляционные спектрометры, которые имеют высокую эффективность регистрации у-квантов (до юо%), но низкое энергетическое разрешение (-10%), а также кристалл-дифракционные спектрометры, имеющие, наоборот, высокое разрешение (о, 01%) при низкой светосиле (о, 14-Ю'З %). Наибольшей универсальностью обладают спектрометры с полупроводниковыми детекторами, использующими германий. Они имеют высокую разрешающую способность по энергии при хорошей эффективности.

Сцинтилляциоппый спектрометр — прибор для измерения характеристик ядерных излучений и элементарных частиц (интенсивности излучения, энергии частиц, времени жизни нестабильных ядер и частиц), основным элементом которого является сцинтилляционный счётчик.

Возможность измерения энергии сцинтилляционным спектрометром связана с зависимостью интенсивности свечения (светового выхода) сцинтиллятора от энергии, потерянной в нём частицей.

Полупроводниковые спектрометры обладают весьма высокой разрешающей способностью, что обусловлено малой энергией, расходуемой на образование одной электронно-дырочной пары. Эффективность полупроводниковых спектрометров обычно ниже, чем сцинтилляционных. К недостаткам полупроводниковых у-спектрометров следует отнести необходимость их охлаждения до температур, близких к температуре жидкого азота.

Для измерения спектров у-излучения низких энергий (до 100 кэВ) применяются пропорциональные счётчики, разрешающая способность которых в области низких энергий значительно выше, чем у сцинтилляцион;

ного у-счётчика.

Рис. 4. Некоторые спектры: а — аспектры актинидов; б — Р-спектр ^Sr-^Y; в — у-спектр смеси эталонов (полупроводниковый детектор).

Цилиндрические ксеноновые гамма-спектрометры на основе сжатого ксенона с экранирующей сеткой позволяют получить достаточно хорошее энергетическое разрешение (выше, чем у сцинтилляционных спектрометров, хотя и ниже, чем у полупроводниковых) и обеспечить высокую эффективность регистрации у-квантов (существенно выше, чем у сциитилляционных и тем более у полупроводниковых). В последнее время такие спектрометры стали применяться в аппаратуре для однои двухфотонной эмиссионной томографии.

Гамма-спектрометр на основе цилиндрической ионизационной камеры наполненной сжатым ксеноном (плотность 0,4 г/смз) резко увеличивает тормозную способность к протонам — атомам отдачи, возникающим при реакции тепловых нейтронов с '^Хе (и зНе, добавленному к Хе). Он обладает хорошим энергетическим разрешением и высокой стойкостью к радиационным и температурным воздействиям, может быть используется для одновременной регистрации потоков тепловых нейтронов и у-квантов.