beta-spektrometer

I de energifølsomme partikkeltellerne bremses betapartikler ned ved støt mot atomene i telleren, nye elektroner slås løs og det dannes ioner. Antall ioner som dannes, er proporsjonalt med den energien partikkelen har avgitt.

Ionene eller de frigjorte elektronene blir samlet opp på en elektrode, og ladningen de fører med seg, måles som en elektrisk spenningspuls som er proporsjonal med energien til den innkommende partikkelen. Dette er prinsippet for den gassfylte proporsjonaltelleren og halvleder- eller faststofftelleren.

I scintillasjonstelleren avgir ionene sin energi ved å sende ut lys som oppfanges av en fotocelle (fotokatode) og derved frembringer en elektrisk puls.

I magnetiske spektrometre sendes betapartiklene inn i et magnetfelt. Fordi de er elektrisk ladd, blir de avbøyd på tvers av sin bevegelsesretning.

I de enkleste typene bruker man homogene magnetfelter. Står magnetfeltet vinkelrett på bevegelsesretningen, blir banen plan og sirkelformet. Ellers beveger partiklene seg langs en skrulinje (heliks). I begge tilfeller er bevegelsesmengden proporsjonal med magnetfeltet og med banens radius og kan finnes ved måling av disse to størrelsene.

Av spektrometre som bygger på det første prinsippet, er 180°-spektrometret det enkleste. Her sendes alle betapartiklene ut i omtrent samme retning. Partikler med samme energi beveger seg i baner med like stor radius og vil møtes igjen etter et halvt sirkelomløp. Partiklenes energi bestemmes ved at en detektor (teller) anbringes på et bestemt sted og magnetfeltet varieres slik at partiklene når frem til detektoren.

Man kan også registrere partikler som fokuseres på forskjellige steder. Da bruker man som regel fotografiske plater som svertes av partiklene, og kan etter en eksponering avlese hvor mange partikler som har truffet på hvert sted og derfra regne seg til energifordelingen. Brukt på denne måten kalles instrumentet en spektrograf.

I stedet for fotografiske plater kan man i dag også bruke såkalte posisjonsfølsomme detektorer som vil registrere dynamisk hvor betapartikkelen treffer detektoren. Hendelsen konverteres enten til elektriske pulser med en gang eller til fotoner som igjen konverteres til elektriske pulser i deteksjonselektronikken. Resultatene kan observeres i sann tid for eksempel på en tilkoblet PC.

I linse-spektrometre blir partiklene sendt ut fra aksen i et aksesymmetrisk felt, beveger seg langs en skrulinje og kommer etter et helt omløp tilbake til aksen. Ved å variere feltet kan man få partiklene til å treffe på et bestemt sted der detektoren er anbrakt.

Ved å avvike fra det homogene feltet kan begge disse spektrometertypene forbedres vesentlig. Spektrometrenes åpningsvinkel kan økes slik at man får et mer følsomt instrument, og oppløsningsevnen kan økes slik at partikkelgrupper med forskjellig energi blir bedre atskilt.

• spektroskop