الكفاءة

يمكن تعريف كفاءة الكاشف وذلك لأغراض القياسات العملية على أنها تعبر عن مدى قدرته على تحويل الإشعاع أو الجسيمات الإشعاعية الساقطة عليه إلى معدودات مسجلة بواسطة الإلكترونيات المرافقة للجهاز. وينبغي هنا تعريف عدة أنواع من الكفايات. فإذا كان لدينا مصدراً مشعاً فإنه سيطلق الإشعاعات في جميع الاتجاهات وذلك بافتراض أن الإشعاع ينطلق متماثلاً Isotropically في كافة الاتجاهات. فإذا أخذنا بعداً قدره الوحدة واردنا حساب عدد الجسيمات المنطلقة من المصدر فإننا نتحدث عن الفيض الإشعاعي (∅) وهو عدد الجسيمات المنتشرة على وحدة المساحات، ومن ثم فإن:

حيث r بعد نقطة القياس عن المصدر

حيث A هي فاعلية المصدر.

فإذا كانت r تساوي الوحدة فإن:

حيث _Ω∅ الفيض الناتج على الزاوية المجسمة الكلية.

وتعرف احياناً (4π) بالزاوية المجسمة الكلية (Ω) Complete Solid Angle فإذا تمكن الكاشف من «رؤية» جميع الجسيمات المنطلقة من المصدر فإننا نقول أن لدينا كاشفاً عبارة عن 4π أو ما يعرف  Detector ليدل على أن الكاشف يحيط بالمصدر إحاطة تامة ويشكل زاوية مجسمة كاملة حوله.

ولكن غالباً ليس الحال كذلك، فالكاشف عبارة عن واجهة ذات مساحة معينة ومن ثم يسقط جزء معين من الإشعاع على وجهة وذلك كما نبينه بالشكل: (1). ومن الجدير بالذكر هنا أن الكاشف قد لا يتمكن من

الشكل (1)

تسجيل جميع الجسيمات الساقطة عليه والتي ترى على شكل عدد من المعدودات في قمة الطاقة الكاملة أو ما يعرف بمساحة القمة (Peak Area) ويمكن حساب هذه المساحة بجمع المعدودات بين نقطتي (b, a) وتعبر هذه المساحة عن عدد الأحداث (events) المسجلة بواسطة الكاشف. وتعتمد مقدرة الكاشف على ترجمة هذه الأحداث إلى معدودات على كثير من العوامل. ولتوضيح ذلك يتم إدخال مفاهيم معينة للكفايات.

1.     الكفاءة الذاتية (ε_i) للكاشف وتعرف كما يلي:

ومن ثم فإن هذه الكفاءة هي خاصة ذاتية بالكاشف تعتمد على مدى قدرته على تحويل الإشعاع الساقط عليه إلى عدد من المعدودات المسجلة.

2.     الكفاءة الهندسية (ε_g) للكاشف. وتعرف كما يلي: 

ومن ثم فإن هذه الكفاءة لا علاقة لها بالكاشف وإنما تعتمد على هندسية التجربة ومدى قدرتنا على تجميع الجسيمات الإشعاعية وإسقاطها على الكاشف. وهذه تعتمد على الزاوية المجسمة وعوامل هندسية أخرى.

3. الكفاءة المطلقة (ε_a) للكاشف، وتعرف كما يلي:

مما سبق يتضح أن :

(1)............

وتعتمد كفاءة الكاشف على عدة عوامل منها طاقة الإشعاع الساقط. نبين في الشكل (2) الكفاءة الذاتية لعدة بلورات من (Tℓ) Nal كدالة في طاقة

الشكل (2)

أشعة γ الساقطة. حيث نبين أن الكفاءة هنا تعتمد على طاقة أشعة γ وإبعاد البلورة أيضاً.

في الشكل (3) نبين الكفاءة المطلقة الكلية لبلورة البئر لكاشف (TℓNaI ( كدالة في البعد عن قاع البثر وطاقة أشعة γ لاحظ هنا أن أعلى كفاءة تنتج عندما يوضع المصدر بالقرب من القاع وذلك للحصول على اكبر زاوية مجسمة ومن ثم يمكن اعتبار أن الكفاءة عند هذا الوضع تساوي 100 % تقريباً .

الشكل (3)

أما في الشكل (4) فنبين الكفاءة النسبية لكاشفي Ge,(Ge(Li كدالة في الطاقة، الكفاءة تتسبب هنا الى كفاءة بلورة (TℓNaI (  ذات الابعاد ("3 × "3).

الشكل (4)