Поглощение излучения в материале детектора

При прохождении гамма кванта через материал детектора его электромагнитное поле взаимодействует с электрически заряженными электронами и ядрами. В результате этого взаимодействия происходит полная или частичная передача энергии гамма-кванта.

где I - интенсивность гамма-излучения, I₀- интенсивность после прохождения слоя x,μ-линейный коэффициент ослабления излучения.

Процессы взаимодействия удобно рассматривать с помощью сечения взаимодействия σ гамма-квантов на одном атоме поглотителя. Если п - число атомов поглотителя на см'³, то сечение взаимодействия и линейный коэффициент ослабления связаны соотношением μ = n∙σ.

Существуют три основных эффекта, в результате которых происходит поглощение энергии гамма-излучения:

- фотоэлектрическое поглощение с сечением поглощения σ_ph

- комптоновское рассеяние с сечением рассеяния σ_c;

- рождение электрон-позитронной пары с сечением процесса σ_p.

Поэтому суммарное эффективное сечение взаимодействия можно представить как

Другие эффекты, связанные с поглощением энергии гамма-кванта ядром, имеют порог ядерного фотоэффекта более 6 МэВ (соответствует энергии связи нуклона). Вероятность этих процессов гораздо меньше по сравнению с процессом образования электрон-позитронных пар, поэтому их вклад пренебрежимо мал и влияние этих процессов можно не учитывать.

Возникающие в результате указанных эффектов быстрые электроны и позитроны теряют свою энергию при ионизации атомов материала поглотителя и посредством испускания тормозного излучения. Кроме того, небольшой вклад в потери энергии вносит упругое рассеяние электронов и позитронов на электронах (Мёллеровское рассеяние и рассеяние Баба). Позитроны кроме этого могут терять энергию при их аннигиляции C электронами среды с испусканием двух гамма- квантов с энергией более 511 кэВ, сопровождаемых иногда дополнительными гамма-квантами.

В CdTe и CdZnTe вероятность эффектов взаимодействия гамма-квантов с атомами /-го материала равна

где n_i- концентрация /-го элемента.

3.1.1.