Detektorresponz auf $\gamma$-Strahlung

Die Theorie der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie (Quantenelektrodynamik, QED) beschreibt in Abhängigkeit der Photonenenergie Photoeffekt, Comptoneffekt und e$+$-e$-$-Paarerzeugung. Die $\gamma$-Teilchen der verwendeten Quellen befinden sich im Energiebereich keV. Für solche Energieen treten in der QED ausschliesslich der Photoeffekt und der Comptoneffekt auf. Mit einer Monte-Carlo-Rechnung lässt sich ein theoretisches Spektrum erzeugen. Für die einfallenden Photonen nimmt man eine punktförmige monochromatische $\gamma$-Quelle an. Der Szintillator sei ein kubischer CsI-Kristall. Für jedes Photon wird die Absorptionslänge im Kristall gemäss einer materialabängigen Verteilungsfunktion berechnet. Jedes Photon kann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit durch Comptoneffekt einen Teil seiner Energie an ein Elektron abgegen oder die gesamte Energie durch Photoeffekt. Für das gestreute Photon widerholt sich dieser Vorgang. In der Abbildung 20 sind ein gemessenes und ein berechnetes Spektrum dargestellt.

  
Abbildung 20: Auf der linken Seite ein gemessenes $22$Na-Spektrum mit den beiden Photopeak von 511 keV und 1275 KeV. Auf der rechten Seite das Monte-Carlo-Spektrum für eine 511 keV $\gamma$-Quelle.