Сцинтилляционный гамма-спектрометр на основе кристалла LaBr₃

Сцинтилляционный гамма-спектрометр на основе кристалла LaBr₃(Ce) предназначен для регистрации гамма-излучения и измерения энергии отдельных фотонов. Прибор сочетает рекордное для сцинтилляторов энергетическое разрешение (менее 3 % по линии 662 кэВ), малое время высвечивания (~16 нс) и широкий диапазон линейности отклика, что делает его эффективной альтернативой традиционным детекторам NaI(Tl) и полупроводниковым спектрометрам в задачах, не требующих глубокого охлаждения.

Внутренний реперный источник
Гамма-квант взаимодействует с кристаллом посредством фотоэффекта, комптоновского рассеяния или образования пар. Быстрые электроны возбуждают активатор, который испускает вспышку света; число фотонов пропорционально поглощённой энергии. Фотоэлектронный умножитель преобразует световой сигнал в электрический импульс, амплитуда которого прямо пропорциональна энергии исходного гамма-кванта. Природный лантан содержит долгоживущий изотоп ¹³⁸La, поэтому кристалл LaBr₃(Ce) обладает собственным радиоактивным фоном. В спектре фона стабильно выделяются пик характеристического рентгеновского излучения дочернего бария (около 32 кэВ) и пик полного поглощения каскадных гамма-квантов (1436 кэВ). Двух этих линий достаточно для линейной калибровки энергетической шкалы спектрометра без использования внешних образцовых источников.

Сотрудники кафедры прикладной ядерной физики (кафедра № 24) НИЯУ МИФИ используют такие спектрометры в прикладных исследованиях и для отработки методов регистрации гамма-излучения в условиях, приближённых к полевым. На базе этого оборудования построен лабораторный практикум: студенты осваивают методику спектрометрических измерений, выполняют энергетическую калибровку по собственному фону детектора и определяют его энергетическое разрешение.