Detection of g-rays from nuclear decay: 0.1 < E

Detection of g-rays from nuclear decay:

0.1 < E _g < 20 MeV

g -ray interaction

s

ionization occurs

in limited regions of the absorber

Ge

µ

pp C

ph

s s

s

µ ^{= + +}

Linear attenuation coefficient

(probability per unit path)

g

s

E Z E

C

» ln

5 4

5 . 3

-

=

» n

E Zⁿ

ph

g

s

I/I

0

t

e ^-µt

= hn

= c/n=hc/E

E

= hn

Derivation of

Compton Scatterig Formula

uscente

Il positrone è l’antiparticella dell’elettrone, detta anche in passato elettrone positivo

Fu scoperta da C.D. Anderson nel 1932 in una fotografia di tracce di raggi cosmici in camera di Wilson, ma la sua esistenza era già stata prevista teoricamente da P.A.M. Dirac

Il positrone è osservato in 3 diversi fenomeni:

1) particella secondaria nella radiazione cosmica 2) decadimento di isotopi radioattivi β

3) nelle coppie elettrone-positrone prodotte da raggi γ di energia superiore a 1.02 MeV (cioè a due volte l’energia a riposo) dell’elettrone.

Il positrone, attraversando la materia, si annichila con un elettrone, dando origine a due o più fotoni γ.

Il positronio è un sistema instabile costituito da un positrone e un elettrone, che talora si forma prima dell’annichilazione delle due particelle: lo stato di legame di queste è simile a quello fra un protone e un elettrone nell’atomo di idrogeno.

Esistono due varietà di positronio, e precisamente il parapositronio e l’ortopositronio, a seconda che gli spin (uguali fra loro) del positrone e dell’elettrone siano antiparalleli (spin totale nullo) oppure paralleli (spin totale uguale a 1, in unità h/2π, dove h è la costante di Planck).

Il positronio decade per annichilazione e la vita media t delle due varietà è molto diversa:

t (parapositronio) = 10^–10 s; nell’annichilazione sono emessi due fotoni in direzioni opposte, ciascuno con energia di 0.511 MeV (pari a massa elettrone);

t (ortopositronio) = 10^–7 s; l’annichilazione dà luogo a tre fotoni, con energia e direzione qualsiasi, legate dalla conservazione dell’energia e della quantità di moto.

Detector response

We detect recoil electrons and NOT photons !

) (

256 . 2 0

/ 2 1

2 2

2

c m E

if c MeV

m

c m E E E

E E

e e

e CE

gap

>>

=

»

= + -

=

g g

g g

E

Important characteristics:

§

§

E

Study of Detector response

Accurate study of detector response

is done with

MonteCarlo GEANT simulations

133

Ba in-beam spectrum

after unfolding

Backscattering peak:

q=p Þ (E

)

~m

c

/2 =256 keV

important for q³ 110

Same concept for Compton scattering interactions,

with scattered g excaping the Ge detector