npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562922010341npe-298Research ArticleМатематическое моделирование в ядерных технологияхMathematical Modeling in Nuclear TechnologiesЗачем нужна формула для энергетического разрешения сцинтилляционного спектрометра с несколькими фотодетекторами?Why Do We Need a Standard Theory of Scintillation Spectrometers with Several Photodetectors?СамедовВ. В.SamedovV. V.

115409; Москва

115409; Moscow

v-samedov@yandex.ruНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation202213052024133246264Copyright © Самедов В.В., 20242024Самедов В.В.Samedov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/298

   В настоящее время появляются работы, в которых предлагаются различные формулы для энергетического разрешения сцинтилляционных спектрометров, порой противоречащие друг другу. Слагаемые, входящие в формулы для энергетического разрешения, различаются не только названиями, но также и физическим смыслом учитываемых ими процессов. Главный недостаток всех существующих теорий сцинтилляционных спектрометров заключается в необоснованном введении различных слагаемых в формулу для энергетического разрешения, без их связи с конкретными характеристиками сцинтилляционного детектора. Такой подход является не только неправильным, но и контрпродуктивным, поскольку не позволяет сравнивать результаты, полученные различными научными группами. В данной работе, на основании стандартной теории сцинтилляционных спектрометров с несколькими фотодетекторами, проведен анализ недостатков существующих теорий. Показано, что только формулы стандартной теории для произвольных моментов функции распределения выходных сигналов фотодетекторов сцинтилляционного спектрометра служат надежной основой для связи теоретических и экспериментальных исследований в области физики сцинтилляционных детекторов.

   At present, scientists propose different formulas for the energy resolution of scintillation spectrometers, which sometimes contradict each other. The terms included in the formulas for the energy resolution differ not only in their names but also in the physical meaning. The main drawback of all of these theories of scintillation spectrometers is the unjustified introduction of different terms into the formula for the energy resolution without considering their connection with the specific characteristics of the scintillation detector. This approach is not only wrong but also counterproductive, since it does not allow comparison of the results obtained by different scientific groups. In this work, the drawbacks of the theories are analyzed on the basis of the standard theory of scintillation spectrometers with several photodetectors. It is shown that only the formulas of the standard theory for arbitrary moments of the output signal distribution function of the photodetectors of a scintillation spectrometer serve as a reliable basis for linking theoretical and experimental researches in the field of scintillator physics.

сцинтилляционный детекторфотодетекторэнергетическое разрешениесветовыходнелинейность световыходасветосборфактор Фаноковариации сигналовscintillation detectorphotodetectorenergy resolutionlight yieldlight yield nonlinearitylight collectionFano factorcovariance between signalsReferencesBreitenberger E. // Progr. Nucl. Phys. 1995. V. 4. P. 56.Breitenberger E. // Progr. Nucl. Phys. 1995. V. 4. P. 56.Birks J.B. The Theory and Practice of Scintillation Counting. 1967. London: Pergamon.Birks J.B. The Theory and Practice of Scintillation Counting. 1967. London: Pergamon.Moszyński M. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2016. V. 805. P. 25.Moszyński M. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2016. V. 805. P. 25.Lecoq P. et al. Inorganic Scintillators for Detector Systems. 2006. Berlin: Springer.Lecoq P. et al. Inorganic Scintillators for Detector Systems. 2006. Berlin: Springer.Knoll G.F. Radiation Detection and Measurement. 2000. New York: Wiley.Knoll G.F. Radiation Detection and Measurement. 2000. New York: Wiley.Grupen C., Shwartz B. Particle Detectors. 2008. New York: Cambridge Univ. Press.Grupen C., Shwartz B. Particle Detectors. 2008. New York: Cambridge Univ. Press.Payne S.A. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2009. V. 56. P. 2506.Payne S.A. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2009. V. 56. P. 2506.Payne S.A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2015. V. 62. P. 372.Payne S.A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2015. V. 62. P. 372.Gektin A., Vasil’ev A. // Radiat. Meas. 2019. V. 122. P. 108.Gektin A., Vasil’ev A. // Radiat. Meas. 2019. V. 122. P. 108.Samedov V.V. // Phys. At. Nucl. 2021. V. 84. P. 1555. doi: 10.1134/S1063778821100331Samedov V.V. // Phys. At. Nucl. 2021. V. 84. P. 1555. doi: 10.1134/S1063778821100331Bousselham A. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2010. V. 620. P. 359.Bousselham A. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2010. V. 620. P. 359.Bora V. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2016. V. 805. P. 72.Bora V. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2016. V. 805. P. 72.Samedov V.V. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2012. V. 691. P. 168.Samedov V.V. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2012. V. 691. P. 168.Samedov V.V. // X-Ray Spectrom. 2019. V. 48. P. 597.Samedov V.V. // X-Ray Spectrom. 2019. V. 48. P. 597.Samedov V.V. Accounting for Fluctuations in Electron-Photon Showers in the Theory of Shower Spectrometers. Ph.D Thesis. 1972. MEPhI (in Russian).Samedov V.V. Accounting for Fluctuations in Electron-Photon Showers in the Theory of Shower Spectrometers. Ph.D Thesis. 1972. MEPhI (in Russian).Samedov V.V. // Instrum. Exp. Tech. 1985. V. 28. P. 580.Samedov V.V. // Instrum. Exp. Tech. 1985. V. 28. P. 580.Samedov V.V. // Meas. Tech. 1985. V. 28. P. 265.Samedov V.V. // Meas. Tech. 1985. V. 28. P. 265.Samedov V.V. // EPJ Web Conf. 2020. V. 225. P. 01007.Samedov V.V. // EPJ Web Conf. 2020. V. 225. P. 01007.Samedov V.V. // J. Low Temp. Phys. 2008. V. 151. P. 333.Samedov V.V. // J. Low Temp. Phys. 2008. V. 151. P. 333.Samedov V.V. // AIP Conf. Proc. 2009. V. 1185. P. 397.Samedov V.V. // AIP Conf. Proc. 2009. V. 1185. P. 397.Samedov V.V. // AIP Conf. Proc. 2009. V. 1185. P. 462.Samedov V.V. // AIP Conf. Proc. 2009. V. 1185. P. 462.Samedov V.V. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82. P. 1647. 2011. doi: 10.1134/S1063778819120263Samedov V.V. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82. P. 1647. 2011. doi: 10.1134/S1063778819120263Samedov V.V. // Proc. 2<sup>nd</sup> Int. Conf. Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications. Ghent, Belgium. 2011. doi: 10.1109/ANIMMA.2011.6172832.Samedov V.V. // Proc. 2<sup>nd</sup> Int. Conf. Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications. Ghent, Belgium. 2011. doi: 10.1109/ANIMMA.2011.6172832.Devanathan R. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2006. V. 565. P. 637.Devanathan R. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2006. V. 565. P. 637.Loudon R. The Quantum Theory of Light. 2000. New York: Oxford Univ. Press.Loudon R. The Quantum Theory of Light. 2000. New York: Oxford Univ. Press.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.