In generale la risoluzione in energia è funzione dell'energia depositata o
per ionizzazione o per eccitazione delle molecole del mezzo. Esistono delle fluttuazioni nel numero di coppie
formate da particelle
ionizzanti, incidenti con la stessa energia. Tali fluttuazioni pongono un limite
alla risoluzione energetica che può essere raggiunta in un rivelatore e variano
quando la radiazione viene completamente o in parte assorbita dal mezzo.
Per un rivelatore che assorbe solo parte dell'energia della particella la formazione di ciascuna coppia di ioni può essere
considerata un processo Poissoniano; in questo caso la risoluzione del
rivelatore dovrebbe essere:
dove N è il numero di coppie formate.
Le misure sperimentali della risoluzione hanno mostrato che questa risulta più
piccola del predetto valore nel caso in cui la particella all'interno del
rivelatore perda tutta la propria energia. In questo caso, dunque, l'energia
depositata costituisce un valore fissato e la ionizzazione dipenderà
direttamente da tale valore. Statisticamente, ciò si traduce nel fatto che i
vari processi di ionizzazione non sono del tutto indipendenti e pertanto la
statistica di Poisson non risulta più applicabile. A tale proposito è stato introdotto il fattore di
Fano che tiene conto della frazione di energia della particella incidente che
non è convertita in informazione rivelabile. La risoluzione del rivelatore
tenendo conto del fattore di Fano, F, risulta:
Nel caso in cui il modello Poissoniano è valido tale fattore ha valore 1, in
realtà il suo valore è sempre minore di 1.
Nella tabella sottostante sono riportati dei valori di tale fattore per
alcuni gas:
Gas |
F |
Ar 100% |
<0.40 ±
0.03 |
Ar + 80% Xe |
<0.21 ±
0.03 |
Ar + 24% Xe |
<0.23 ±
0.02 |
Ar + 20% Xe |
<0.16 ±
0.02 |
Ar + 5% Xe |
<0.14 ±
0.03 |
Ar + 5% Kr |
<0.37 ±
0.06 |
Ar + 20% Kr |
<0.12 ±
0.02 |
Ar + 79% Kr |
<0.13 ±
0.02 |
Xe 100% |
<0.15 ±
0.03 |
Kr 100% |
<0.19 ±
0.02 |
Kr +1.3% Xe |
<0.19 ±
0.01 |
Kr +20% Xe |
<0.21 ±
0.02 |
Kr +40% Xe |
<0.22 ±
0.01 |
Kr +60% Xe |
<0.21 ±
0.01 |
Kr +95% Xe |
<0.21 ±
0.01 |
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