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ComptonRivelazione< Interazione della radiazione con la materia | Indice | Analizzatore Multicanale > Per capire come si rivela un raggio {$\gamma$} non occorre fargli compiere un processo Compton esterno, basta fare incidere il fascio direttamemnte sul rivelatore. Questo è composto da uno scintillatore di NaI contenente impurezze di Tl. Gli atomi di Tallio diluiti nella matrice di Ioduro di Sodio scintillano al passaggio di particelle cariche (ad esempio elettroni): un elettrone del Tallio viene facilmente eccitato ad un livello energetico superiore dal quale rilassa riemettendo l'energia assorbita sotto forma di fotone {$h\nu$} di luce violetta. Quindi questo strumento non rivela direttamente i fontoni {$\gamma$} ma richiede prima una conversione in particelle cariche. Al passaggio del fotone primario nel cristallo di NaI si producono elettroni, sia attraverso il processo Compton che attraverso l'effetto fotoelettrico. Come si è visto entrambi questi fenomeni hanno probabilità molto inferiore ad 1 di accadere, quindi la rivelazione dei {$\gamma$} non è molto efficiente: la maggior parte attraversa il cristallo scintillatore senza essere rivelata. L'energia di un fotoelettrone prodotto dall'assorbimento del {$\gamma$} del Cs 137 è pari a 662 keV, mentre l'energia di ciascun fotone visibile prodotto dalla scintillazione vale circa 2 eV. Si producono quindi circa {$p_r$}330 000 fotoni di radiazione visibile per ciascun fotoelettrone, dove {$p_r$} è la probabilità di dar luogo al fotone visibile (questa probabiltà e circa pari a 0.02 perchè l'energia può essere assai più facilmente persa attraverso processi non radiativi). Ciascun fotone di luce visibile è a sua volta rivelato da un fotomoltiplicatore (o fototubo). Si tratta di un tubo di vetro sotto vuoto all'ingresso del quale c'è un elettrodo metallico o fotocatodo. Quando un fotone di energia sufficiente incide su di esso, il fotocatodo genera per un elettrone per effetto fotoelettrico con efficienza molto elevata, prossima a 1. Dietro al catodo vi è una serie di altri elettrodi (o dinodi), ciascuno ad un potenziale superiore rispetto al precedente, per una differenza di potenziale totale dell'ordine di 1 o 2 kV. Quindi ad ogni stadio ciascun elettrone viene accelerato ad un energia sufficiente da strappare molte decine di elettroni dal dinodo successivo. Il processo moltiplicativo a valanga produce alla fine milioni o miliardi di elettroni, che forniscono un segnale elettrico intenso. Se arrivano tanti fotoni di radiazione visibile contemporaneamente il segnale all'anodo del fototubo avrà intensità proporzionale al numero di fotoni incidenti, ossia all'energia rilasciata dal fotoelettrone, ovvero ancora all'energia del {$\gamma$} primario. La conversione del fotoelettrone in fotoni visibili è un processo poissoniano (c'è una probabilità finita di generare ciascun evento e se ne genera un elevato numero). Anche la successiva produzione di elettroni da parte del fotocatodo, e la moltiplicazione ad ogni dinodo sono processi analoghi. Il numero N finale di elettroni sull'anodo è dato dalla sovrapposizione di queste statistiche poissoniane, con N medio elevato. Si può capire quindi che per la conversione del {$\gamma$} in fotoelettrone (662 keV) la distribuzione dei segnali del fototubo in funzione della loro ampiezza (ossia del numero di elettroni generati all'anodo) sia una gaussiana centrata ad un valore di ampiezza proporzionale ai 662 keV. Se si ha a disposizione un secondo fenomeno che fornisce un elettrone di energia nota, ad esempio un diverso {$\gamma$} che possa convertirsi in fotoelettrone, si può calibrare le ampiezze dei segnali del fototubo in energia. Dettagli sul rivelatore si trovano qui Infine il segnale del fototubo viene analizzato in ampiezza con un Analizzatore Multicanale, che produce un istogramma di conteggi in funzione dell'ampiezza del segnale, suddivisa in un elevato numero di canali (ad esempio 2048 nel npostro caso). Ogni volta che il fototubo produce un segnale di una certa ampiezza il contenuto del corrispondente canale dell'istogramma viene incrementato di uno. < Interazione della radiazione con la materia | Indice | Analizzatore Multicanale > |