Efficienza

Quando una radiazione carica (α, β), interagisce con il volume attivo del rivelatore, la ionizzazione od eccitazione avviene immediatamente all'ingresso della particella nella zona attiva. Sarebbe quindi idealmente facile preparare un rivelatore tale che, effettuato un percorso sufficiente a produrre un segnale superiore al rumore, ogni α o β fosse rivelata. In queste condizioni si potrebbe dire che il rivelatore ha un’efficienza del 100%. Per radiazioni neutre, invece, questa situazione ideale è impossibile da realizzare e in generale l'efficienza è minore del 100%. Normalmente, se si pone una sorgente di radiazioni di fronte ad un rivelatore, si può definire l’efficienza del sistema come:

Efficienza assoluta: dipende sia dalle proprietà del rivelatore che da come è operativamente eseguita la misura (distanza sorgente-rivelatore), ed è data da:

L’efficienza assoluta può essere espressa come il prodotto di quantità distinte:

con:   efficienza geometrica;   efficienza di assorbimento; efficienza di sorgente; efficienza intrinseca.

Efficienza geometrica: descrive la frazione di fotoni emessi che sono intercettati dal rivelatore. Per una sorgente puntiforme:

dove A è l’area di sezione trasversale del detector ed r è la distanza sorgente-detector. Questo fattore risulta essenzialmente indipendente dall’energia dei fotoni.

Efficienza di assorbimento: tiene conto degli effetti dei materiali intermedi (come il corpo del rivelatore, assorbitori speciali, ecc..) che assorbono parte della radiazione entrante prima che possa interagire con il volume del rivelatore. Questo termine diventa particolarmente importante (>>1) per fotoni a bassa energia.

Efficienza di sorgente: manifesta matematicamente la quantità di raggi gamma che effettivamente emergono dalla sorgente. Risulta essere il reciproco del fattore di auto assorbimento. Per esempio, per una lastra di spessore x e trasmissione T pari a , l’efficienza di sorgente vale:

Il fattore risulta chiaramente dipendente dallo stato fisico della sorgente radioattiva.

Efficienza intrinseca: descrive la probabilità che un raggio gamma che entra nel rivelatore interagisca con esso per dare un impulso di fotopicco. Nella sua più semplice formulazione questo coefficiente deriva direttamente dalla formula standard per l’assorbimento delle onde elettromagnetiche ionizzanti, si esprimerà allora come:

Se con μ si indica il fattore di assorbimento fotoelettrico, questa semplice formula rischia di sottostimare il reale valore dell'efficienza intrinseca perché non tiene a dovuta considerazione le altre possibili interazioni. Empiricamente si può approssimare questo fattore con una legge di potenza del tipo:

A

A