В текущем выпуске журнала JINST (Journal of Instrumentation) вышла статья старшего научного сотрудника Научно-экспериментального отдела физики элементарных частиц ЛЯП ОИЯИ Олега Смирнова, в которой предложена феноменологическая модель для описания внутреннего разрешения органических сцинтилляторов.
Внутренним разрешением называется относительная вариация количества фотонов, испускаемых в сцинтилляционной вспышке. Если вариация внутреннего разрешения не совпадает с чисто пуассоновской, то она дает ненулевой вклад в полное энергетическое разрешение детектора.
Вклад внутреннего разрешения проявился при анализе данных эксперимента Borexino при малых энергиях, подгонка данных в области спектра углерода-14 была невозможна без учета дополнительного вклада. Проводились также лабораторные измерения внутреннего энергетического разрешения при энергиях 50 кэВ и 1 МэВ. Результаты всех измерений представлены в публикациях довольно произвольно, поэтому их сопоставление между собой неочевидно. Механизм, ответственный за уширение сцинтилляционной линии, до сих пор однозначно не установлен, и, соответственно, стандартные методы моделирования сцинтилляционных детекторов его не учитывают. Тем не менее некоторые выводы о поведении этого вклада можно сделать из общих принципов.
Феноменологическая модель, предложенная в статье, позволяет описать все доступные данные с помощью универсального параметра. В рамках модели все измерения оказываются в согласии, при этом вклад внутреннего разрешения составляет приблизительно 1,5–2 % при энерговыделении 1 МэВ. Вклад внутреннего разрешения с энергией падает как 1/E, то есть имитирует поведение статистического вклада в полное энергетическое разрешение. Для детекторов со сравнительно малым удельным выходом регистрируемых фотоэлектронов этот вклад проявляется только при очень большой статистике (Borexino, 550 ф.э./МэВ). Для детекторов с большим световыходом (JUNO, 1600 ф.э./МэВ) вклад становится существенным и требует тщательного изучения. Модель позволяет включить его в моделирование сцинтилляционных детекторов.