Адиационная экология или радиоэкология
Импульсный и токовый режимы работы
жүктеу/скачать 2,18 Mb.
|
| 3.2.1 Импульсный и токовый режимы работы
Многие детекторы излучения генерируют электрический сигнал после каждого взаимодействия частицы или фотона. Сигнал, генерируемый детектором, проходит через ряд электронных схем, каждая из которых выполняет такую функцию, как усиление сигнала, обработка сигнала или хранение данных. Детектор и связанные с ним электронные схемы образуют систему обнаружения. Существует два основных способа, которыми схема может обрабатывать сигнал — импульсный режим и режим тока. В импульсном режиме сигнал от каждого взаимодействия обрабатывается индивидуально. В режиме тока электрические сигналы от отдельных взаимодействий усредняются вместе, образуя суммарный сигнал тока. У каждого метода обработки сигнала есть свои преимущества и недостатки. Детекторы GM работают в импульсном режиме, в то время как большинство ионизационных камер, включая измерители обзора ионных камер и калибраторы дозы, используемые в ядерной медицине, работают в текущем режиме. Сцинтилляционные детекторы работают в импульсном режиме в приложениях ядерной медицины, но в текущем режиме при прямой цифровой рентгенографии, рентгеноскопии и рентгеновской компьютерной томографии (КТ). В этой главе термин "взаимодействие" обычно относится к взаимодействию одиночного фотона или заряженной частицы, такому как взаимодействие γ-излучения с помощью фотоэлектрического эффекта или комптоновского рассеяния. Термин "событие" может относиться к одному взаимодействию, или он может относиться к чему-то более сложному, такому как два почти одновременных взаимодействия в детекторе. В приборах, которые обрабатывают сигналы от отдельных взаимодействий или событий в импульсном режиме, регистрируемое взаимодействие или событие называется подсчетом. Влияние скорости взаимодействия на детекторы, работающие в импульсном режиме Основная проблема с использованием детектора излучения или системы обнаружения в импульсном режиме заключается в том, что два взаимодействия должны быть разделены конечным промежутком времени, если они должны генерировать различные сигналы. Этот интервал называется временем простоя системы. Если в течение этого интервала времени произойдет второе взаимодействие, его сигнал будет потерян; более того, если оно достаточно близко по времени к первому взаимодействию, оно может даже исказить сигнал от первого взаимодействия. Доля отсчетов, потерянных из-за эффектов мертвого времени, наименьшая при низких скоростях взаимодействия и увеличивается с увеличением скорости взаимодействия. Время простоя системы обнаружения в значительной степени определяется компонентом в серии с наибольшим временем простоя. Например, детектор обычно имеет самое длительное время простоя в системах счетчика Гейгера-Мюллера, тогда как в системах многоканального анализатора (MСА) аналого-цифровой преобразователь (АЦП) обычно имеет самое длительное время простоя. Время простоя различных типов систем сильно различается. Время простоя счетчиков Гейгера-Мюллера составляет от десятков до сотен микросекунд, в то время как у большинства других систем время простоя составляет менее нескольких микросекунд. Важно знать поведение системы обнаружения в зависимости от страны; если система обнаружения работает со слишком высокой скоростью взаимодействия, будет получена искусственно низкая скорость подсчета. Существуют две математические модели, описывающие поведение детекторных систем, работающих в импульсном режиме, — парализуемая и непарализуемая. Хотя эти модели являются упрощениями поведения реальных систем обнаружения, реальные системы могут вести себя как та или иная модель. В парализуемой системе взаимодействие, которое происходит в течение мертвого времени после предыдущего взаимодействия, продлевает мертвое время; в непарализуемой системе это не так. На рисунке 7 показаны скорости подсчета парализуемых и непарализуемых детекторных систем в зависимости от скорости взаимодействий в детекторе. При очень высоких скоростях взаимодействия парализуемая система не сможет обнаружить никаких взаимодействий после первого, потому что последующие взаимодействия увеличат время ожидания, в результате чего система покажет нулевую скорость счета! Рисунок 7 - Влияние скорости взаимодействия на измеренную скорость счета парализуемых и непарализуемых детекторов. “Идеальная” линия представляет отклик гипотетического детектора, который не страдает от потерь при подсчете времени простоя (т.е. скорость подсчета равна скорости взаимодействия). Обратите внимание, что масштаб оси y расширен по отношению к масштабу оси х; “идеальная” линия была бы под углом 45°, если бы масштабы были равны. Работа в Текущем Режиме Когда детектор работает в текущем режиме, вся информация, касающаяся отдельных взаимодействий, теряется. Например, ни скорость взаимодействия, ни энергии, выделяемые отдельными взаимодействиями, не могут быть определены. Однако, если количество электрического заряда, собираемого при каждом взаимодействии, пропорционально энергии, выделяемой при этом взаимодействии, то суммарный электрический ток пропорционален мощности дозы в материале детектора. Детекторы, подверженные очень высоким скоростям взаимодействия, часто работают в текущем режиме, чтобы избежать потери информации в режиме ожидания. Трубки с усилителем изображения и плоскопанельные приемники изображений в рентгеноскопии, детекторы в рентгеновских аппаратах компьютерной томографии, приемники прямого цифрового рентгенографического изображения, ионные камеры, используемые в фотостимулированной рентгенографии, и большинство калибраторов дозы в ядерной медицине работают в текущем режиме. жүктеу/скачать 2,18 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|