バークスの法則

バークスの法則^[1]^[2]（イギリスの物理学者ジョン・B・バークスにちなんで名付けられた）^[3]は、シンチレータを通過する粒子の経路長あたりのエネルギー損失の関数として経路長あたりの光収量を表す経験式であり、損失率が高い場合には線形ではない関係を示します。

概要

関係は次のとおりです。

{\frac {dL}{dx}}=S{\frac {\frac {dE}{dx}}{1+kB{\frac {dE}{dx}}}}.

ここで、Lは光収量、Sはシンチレーション効率、dE/dxは経路長あたりの粒子の比エネルギー損失、kは消光確率、^[1]、Bは粒子の経路に沿った点におけるイオン化分子の局所密度と比エネルギー損失を結び付ける比例定数です。^[1]「kとB は積としてのみ表示されるため、1 つのパラメーターkBとして機能します。これはバークス係数と呼ばれ、距離とエネルギーの単位を持ちます。その値はシンチレーション材料によって異なります。」^[4]

kBはポリスチレン系シンチレータでは0.126 mm/MeV ^{[5] 、}ポリビニルトルエン系シンチレータでは1.26～2.07 × 10 ⁻² g MeV ⁻¹ cm ^−2である。^[6]

バークスは、直線性の喪失は励起分子と周囲の基板との間の再結合および消光効果によるものだと推測した。バークスの法則は主に有機シンチレータについてテストされてきた。無機シンチレータへの適用性については議論がある。その良い議論は「加速器における粒子検出器：有機シンチレータ」に記載されている。^[7]さまざまな材料に対するバークス定数の集大成は「シンチレータ内のイオンの消光係数の半経験的計算」に記載されている。^[8]^[9]単分子脱励起のみが含まれる場合にバークスの法則を与える、より完全なシンチレーション飽和理論は、ブラン、カンブー、およびデ・ラフォードの論文に記載されている。^[10]

参考文献

^ abc Birks, JB (1951). 「有機結晶からのシンチレーション：特定の蛍光とさまざまな放射線に対する相対的応答」Proc. Phys. Soc . A64 (10): 874–877. Bibcode :1951PPSA...64..874B. CiteSeerX 10.1.1.205.7427 . doi :10.1088/0370-1298/64/10/303.
^ Birks, JB (1964).シンチレーション計数の理論と実践。ロンドン: ペルガモン。
^ 「ジョン・B・バークス教授へのトリビュート - LSCインターナショナルホーム」(PDF) 。 2017年1月7日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2017年1月6日閲覧。
^ Pöschl, T. (2021). 「プラスチックシンチレータのイオン化消光の測定」.核物理学研究における計測機器と方法セクションA：加速器、分光計、検出器および関連機器. 988：164865 . arXiv：2007.08366v2 . Bibcode：2021NIMPA.98864865P. doi：10.1016/j.nima.2020.164865. S2CID 220546453.
^ Leverington, BL; Anelli; Campana; Rosellini (1970). 「マルチアノード光電子増倍管による 1 mm シンチレーティングファイバートラッカーの読み出し」. arXiv : 1106.5649v2 [physics.ins-det].
^ Torrisi, L. (2000 年 10 月). 「陽子線治療における相対線量測定のためのプラスチックシンチレータ調査」.核物理学研究セクション B における原子核機器および方法. 170 (3–4): 523–530. Bibcode :2000NIMPB.170..523T. doi :10.1016/S0168-583X(00)00237-8.
^ ジョンソン、カーティス。「加速器の粒子検出器：有機シンチレータ」（PDF）。
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^ Nyibule, S. (2014). 「EJ 299-33 プラスチックシンチレータの粒子光出力関数の Birks スケーリング」.核物理学研究セクション A の機器と方法. 768 : 141–145. Bibcode :2014NIMPA.768..141N. doi : 10.1016/j.nima.2014.09.056 .
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[Birks_1951-1] Birks, JB (1951). 「有機結晶からのシンチレーション：特定の蛍光とさまざまな放射線に対する相対的応答」Proc. Phys. Soc . A64 (10): 874–877. Bibcode :1951PPSA...64..874B. CiteSeerX 10.1.1.205.7427 . doi :10.1088/0370-1298/64/10/303.

[2] Birks, JB (1964).シンチレーション計数の理論と実践。ロンドン: ペルガモン。

[3] 「ジョン・B・バークス教授へのトリビュート - LSCインターナショナルホーム」(PDF) 。 2017年1月7日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2017年1月6日閲覧。

[4] Pöschl, T. (2021). 「プラスチックシンチレータのイオン化消光の測定」.核物理学研究における計測機器と方法セクションA：加速器、分光計、検出器および関連機器. 988：164865 . arXiv：2007.08366v2 . Bibcode：2021NIMPA.98864865P. doi：10.1016/j.nima.2020.164865. S2CID 220546453.

[5] Leverington, BL; Anelli; Campana; Rosellini (1970). 「マルチアノード光電子増倍管による 1 mm シンチレーティングファイバートラッカーの読み出し」. arXiv : 1106.5649v2 [physics.ins-det].

[6] Torrisi, L. (2000 年 10 月). 「陽子線治療における相対線量測定のためのプラスチックシンチレータ調査」.核物理学研究セクション B における原子核機器および方法. 170 (3–4): 523–530. Bibcode :2000NIMPB.170..523T. doi :10.1016/S0168-583X(00)00237-8.

[7] ジョンソン、カーティス。「加速器の粒子検出器：有機シンチレータ」（PDF）。

[8] Tretyak, VI (2010). 「シンチレータ内のイオンの消光係数の半経験的計算」. Astroparticle Physics . 33 (1): 40–53. arXiv : 0911.3041 . Bibcode :2010APh....33...40T. doi :10.1016/j.astropartphys.2009.11.002. S2CID 119191915.

[9] Nyibule, S. (2014). 「EJ 299-33 プラスチックシンチレータの粒子光出力関数の Birks スケーリング」.核物理学研究セクション A の機器と方法. 768 : 141–145. Bibcode :2014NIMPA.768..141N. doi : 10.1016/j.nima.2014.09.056 .

[10] ブラン、D.;カンブー、F.デ・ラフォン、YG (1962)。CRアカデミー。科学。パリ。254 : 3187. {{cite journal}}:欠落または空|title=(ヘルプ)