Fotonásobič vstupní okno fotokatoda E h fokusační elektrononová optika systém dynod anoda e zesílení G N typicky: - koeficient sekundární emise = 3 4 - počet dynod N = 10 12 - zisk: G = 10 5-10 7
Fotonásobič vstupní okno fotokatoda E fokusační elektrononová optika systém dynod anoda e zesílení N h G U N d ~ U d dg G N du U N du U d c U d U c
Fotonásobič vstupní okno vstupní okno
Fotonásobič - fotokatoda amorfní syntetické SiO 2 fotokatoda bi-alkalická K 2 CsSb 2 ~ 10-50 nm tenká vrstva napařená na vstupním okně borosilikátové sklo
Fotonásobič - fotokatoda kvantová účinnost: N N pe ph N pe počet uvolněných fotoelektronů N ph počet dopadajích fotonů E spektrální citlivost: I P pe ph I pe proud fotoelektronů e hc P ph intezita dopadajího světla
Fotonásobič fokusační elektronová optika fokusační elektrononová optika účinnost sběru > 80% doba letu k dynodě musí být stejná (nezávislá na místě emise)
Fotonásobič systém dynod emise sekundárních elektronů povrch dynod: Cs-Sb, Cu-Be, Ag-Mg - vysoký faktor sekundární emise - stabilita i při vysokých proudech - nízká termionická emise
Fotonásobič dělič napětí kladné napětí záporné napětí
Fotonásobič dělič napětí záporné napětí pulsní mód
Fotonásobič temný proud šum termionická emise z katody a z dynod svodové proudy zbytková radiace
Fotonásobič temný proud Richardsonův zákon r T T 2 exp W kt výstupní práce W = 0.5 ev
Polovodičové detektory vodivostní pás záchytové nebo rekombinační centrum valenční pás
Polovodičové detektory p-n přechod díry p typ n typ elektrony - - - + + + depleted layer ~ 100 m
Polovodičové detektory p-n přechod díry p typ n typ elektrony - - - + + + depleted layer ~ 100 m + HV - - - - - - - + - + + + + + -HV + + - - - + + + p contakt n kontakt
Ge(Li) Polovodičové detektory Z Si = 14 Si Z Ge = 32 fotoefekt ~ Z 5 60 větší pro Ge Li donor -HV - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + HV p contakt n kontakt
Ge(Li) Polovodičové detektory + HV - - - - - - - + - + + + + + -HV + + - - - + + + p contakt n kontakt
Ge(Li) Polovodičové detektory 137 Cs 137 Cs
HPGe polovodičové detektory krystal vysoce čistého Ge (p typ) c imp < 10 10 cm -3 = 2 10-7 ppm zonální čištění nečistoty zůstávají v tavenině indukční cívky
HPGe polovodičové detektory koaxiální konfigurace n-p přechod na vnějším povrchu (vhodnější stačí menší HV) p-n přechod na vnitřním povrchu p-typ n-typ
HPGe polovodičové detektory koaxiální konfigurace (p-typ) n-p přechod na vnějším povrchu detekuje s E > 50 kev (kvůli n + elektrodě na povrchu)
HPGe polovodičové detektory koaxiální HPGe detektor
HPGe polovodičové detektory krystal vysoce čistého Ge n + kontakt c imp < 10 10 cm -3 = 2 10-7 ppm p + kontakt
HPGe polovodičové detektory
HPGe polovodičové detektory 137 Cs 1.2x10 5 10 6 10 5 10 5 8.0x10 4 10 4 counts 6.0x10 4 counts 10 3 40 4.0x10 4 10 2 2.0x10 4 10 1 0 100 200 300 400 500 600 700 10 0 100 200 300 400 500 600 700 E (kev) E (kev)
HPGe polovodičové detektory energetické rozlišení (FWHM) E = 122 kev ( 55 Fe EC) R = 05 0.5 10% 1.0 E = 1333 kev ( 60 Co - ) R = 0.14 0.17 % relativní účinnost (% NaI) absolutní vnitřní účinnost
Nábojově citlivý předzesilovač vstupní impedance: výstupní napětí V O dvo RiC det tcoll zisk A Q dq Ś QS C f 1 C f FWHM 0.96 kev
Nábojově citlivý předzesilovač vstupní impedance: výstupní napětí 40 V O dvo RiC det tcoll zisk A Q dq Ś QS C f 1 C f 30 U (mv V) 20 10 0-10 0 20 40 60 80 100 120 140 t (s)
Šum: scintilační detektory 511 kev -záření E E E N N N 1 N N ~ 5000 fotonů emitovaných BaF 2 scintilátorem (100 ev/foton) Poissonovo rozdělení ~ 100 fotonů na fotokatodě (rychlá komponenta) (integrální světelný výstup BaF 2 20 / 2 % NaI) ~310 8 elektronů na anodě (zisk PMT G = 10 7, kvantová účinnost katody = 25%), 4 ma max. proud (délka pulsu 30 ns) 0.2 V (pro 50 vstupní impedanci) E 6 % FWHM 14 (70 kev) % fluktuace signálu: dosažitelný elektronický šum: sig G 100 2 10 4 e el 10 1000 e elektronický šum lze zanedbat
Šum: polovodičové detektory 511 kev -záření ~ 173000 párů elektron-díra (Ge = 2.96 ev/e-díra pár) vnitřní rozlišení na energii E = 511 kev (fano faktor F = 01) 0.1) E F E 0.08 % FWHM 0.96 kev fluktuace signálu: dosažitelný elektronický šum: sig 173000 F 132 el 10 1000 e e elektronický šum je dominantní
Rtg. záření rentgenka 30 150 kv anoda Cu, Co, W, Mo ~ 1% energie rtg. záření
Rtg. záření rentgenka rotující anoda anoda Cu, Co, W, Mo ~ 1% energie rtg. záření
Spektrum rtg. záření rentgenka I cont m 2 AiZV m Photon energy [kev] x 10
Spektrum rtg. záření rentgenka I cont m 2 I K line n 2 AiZV Bi V m V K n
Spektrum rtg. záření rentgenka Mo anoda, Zr filter I cont m 2 I K line n 2 AiZV Bi V m V K n hc E
Absorpce rtg. záření absorpce di dx I lineární absorpční koeficient I x I 0 e x hmotnostní absorpční koeficient I x I 0 e x
Absorpce rtg. záření Ni - hmotnostní absorpční koeficient hmotnostní absorpční koeficient k 3 Z 3 látka složená z více typů atomů: i w i i w i hmotnostní koncentrace i i
Absorpce rtg. záření Pb - hmotnostní absorpční koeficient
Rtg. záření rentgenografie k 3 Z 3
Rtg. záření rentgenografie k 3 Z 3
CT (X-ray computed tomography)
Radonova transformace absorpce vzorku: f (x,y) I I 0 exp f x, y celkové zeslabení signálu: ds r I / I f x y p ln 0, ds y x x cos y cos r Radonova transformace (sinogram) funkce f (x,y) p r f x, y x cos y cos r dxdy
Radonova transformace Radonova transformace (sinogram) funkce f (x,y) p r f x, y x cos y cos r dxdy inverzní Radonova transformace 1 f 2 x, y g x cos y cos d g d dr 1 0 p d r y x derivace Hilbertovy transformace projekce p
Radonova transformace předmět Radonova transformace (sinogram) rekonstrukce (inverzní Radonova transformace)
CT (X-ray computed tomography) tenké řezy 5 mm
CT radiokontrastní látky sloučeniny jódu Z I = 53 neškodný pro lidské tělo kontrastní zobrazení cév, žil, tepen
CT radiokontrastní látky BaSO 4 Z Ba = 56 ve vodě nerozpustný bílý prášek kontrastní zobrazení trávícího systému
CT průmyslové využití kónický svazek rtg. záření rotující vzorek nedestruktivní test
EBT electron beam tomography rtg. záření generuje na prstenci okolo pacienta svazek elektronů vychylovaný magnetickým polem stacionární vyšší rychlost skenu zobrazení srdce
Zpětně odražené rtg. záření detekce rtg. záření deflektovaného Comptonovým rozptylem bezpečnostní skenery
XRF X-ray fluorescence charakteristické rtg. záření indukované rtg. nebo gama zářením chemická analýza