Я уже задавал подобный вопрос, но этот вопрос касался конкретно случая с К-40. Я собираюсь обобщить это на любой случай
Мой вопрос касается области гамма-спектроскопии и, в более общем плане, ядерной физики.
Если я обнаружил пик на своем гамма-спектре с уровнем энергии выше 1022 кэВ, должен ли я всегда ожидать как одиночного, так и двойного пика ухода? Если да, то почему? Если нет, то почему?
Или же, и ответ на этот вопрос был бы столь же удовлетворительным, почему я наблюдаю одиночные и двойные пики ускользания для одних изотопов, а не для других?
Возникновение образования пар внутри детектора зависит от энергии гамма-излучения и материала детектора. Возникновение пиков ускользания в дополнение к данному пику полной энергии зависит от геометрии детектора и геометрии образца.
Если гамма-энергия достаточно велика, чтобы сделать возможным образование пар, фотон может исчезнуть и замениться электроном и позитроном. Электрон и позитрон могут пройти несколько миллиметров, прежде чем потеряют свою кинетическую энергию в поглощающей среде. Когда его кинетическая энергия становится малой, позитрон может соединиться с электроном в поглощающей среде. Затем оба исчезают и заменяются двумя аннигиляционными фотонами. Если один аннигиляционный фотон вылетает без взаимодействия внутри детектора, в спектре появляется единственный пик вылета при энергии на 0,511 МэВ ниже пика полной энергии. Если улетают оба аннигиляционных фотона, появляется пик двойного убегания при энергии на 1,02 МэВ ниже пика полной энергии.
Для (теоретически) очень большого детектора все вторичные излучения, включая аннигиляционные фотоны и гамма-лучи, рассеянные Комптоном, взаимодействуют внутри детектора. Поскольку из детектора ничего не ускользает, полная энергия представляет собой просто исходную энергию гамма-излучения. Реакция детектора такая же, как если бы исходный фотон подвергся однократному фотоэлектрическому поглощению. Спектр показывает только пик полной энергии, но не пики убегания.
Для (теоретически) очень маленького детектора (маленького по сравнению со средней длиной свободного пробега вторичного гамма-излучения) практически все аннигиляционные фотоны покидают детектор. В дополнение к пику полной энергии в спектре наблюдается двойной пик ускользания, но нет одиночного пика ускользания.
Для (реального) детектора среднего размера эффекты больших и малых детекторов сочетаются с эффектами, связанными с частичным восстановлением вторичного гамма-излучения. В дополнение к пику полной энергии и двойному пику ускользания часто возникает одиночный пик ускользания, если один аннигиляционный фотон ускользает, а другой полностью поглощается. Кроме того, существуют другие возможности, в которых один или оба аннигиляционных фотона частично преобразуются за счет комптоновского рассеяния, а рассеянный фотон впоследствии ускользает. Такие события приводят к широкому континууму в спектре между пиком полной энергии и пиком двойного ускользания.