辐射探测及常用辐射探测器ppt课件.ppt

《辐射探测及常用辐射探测器ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五节辐射探测及常用辐射探测器对于辐射是不能感知的，因此人们必须借助于辐射探测器探测各种辐射，给出辐射的类型、强度(数量)、能量及时间等特性。即对辐射进行测量。辐射探测器的定义：利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行辐射探测的器件称为辐射探测器。为什么需要辐射探测器？射线与物质相互作用的分类ChargedParticulateRadiationsUnchargedRadiationsHeavychargedparticlesNeutronsFastelectronsX-raysandrays辐射探测的基本过程：

2、辐射粒子射入探测器的灵敏体积；入射粒子通过电离、激发等效应而在探测器中沉积能量；探测器通过各种机制将沉积能量转换成某种形式的输出信号。对非带电粒子通过次级效应产生次电子或重带电粒子,实现能量的沉积。常用的辐射探测器按探测介质类型及作用机制主要分为：气体探测器；闪烁探测器；半导体探测器。气体探测器是以气体为工作介质，由入射粒子在其中产生的电离效应引起输出电信号的探测器。由于产生信号的工作机制不同，气体电离探测器主要有电离室、正比计数器、G-M计数器等类型。它们均有各自的特点以及相应的适用领域。核辐射引起气体的电离：入射带电粒子通过气体介质时，使气体

3、分子、原子电离和激发，并在通过的路径周围生成大量离子对。一.气体探测器各种气体探测器电离能W：带电粒子在气体中产生一电子离子对所需的平均能量。对不同的气体，W大约为30eV。若入射粒子的能量为E0，当其能量全部损失在气体介质中时，产生的平均离子对数为：离子和电子在外加电场中的漂移离子和电子除了与作热运动的气体分子碰撞而杂乱运动和因空间分布不均匀造成的扩散运动外，还有由于外加电场的作用沿电场方向定向漂移。这种运动称为“漂移运动”，定向运动的速度为“漂移速度”。它是形成输出信号的基本过程。工作气体：气体探测器的工作介质为气体，工作气体充满电离室内部空

4、间；工作气体有确定的组成，一般为氩气(Ar)加少量多原子分子气体CH4。气体压力：从10-1~10大气压。需要保证气体的成分和压力，所以一般电离室均需要一个密封外壳将电极系统包起来。气体探测器的圆柱型电离室结构高压极负载电阻灵敏体积输出信号：分别为极板电容、分布电容和放大器输入电容。气体电离探测器主要有电离室、正比计数器、G-M计数器等类型。当在两电极上所加电压不同时，就造成气体探测器的不同工作状态。随着工作电压的升高，在中央阳极附近很小的区域内，电场强度足够强，以至电子在外电场的加速作用下，能发生新的碰撞电离，我们称之为气体放大或雪崩过程。I:

5、复合区II:饱和区III:正比区IV:有限正比区V:G-M工作区VI:连续放电区工作区域输出信号用途电离室饱和区计数及测量入射粒子能量正比计数器正比区计数及测量入射粒子能量G-M计数管G-M工作区形成正离子鞘，与入射粒子能量无关。仅用作计数二.闪烁探测器利用辐射在某些物质中产生的闪光，产生荧光光子来探测电离辐射的探测器。闪烁体光电倍增管(打拿极)反射层管座分压器高压多道或单道光阴极阳极荧光光子光电子暗盒窗前置放大器闪烁探测器的工作过程：(1)辐射射入闪烁体使闪烁体原子电离或激发，受激原子退激而发出波长在可见光波段的荧光。(2)荧光光子被收集到光电

6、倍增管(PMT)的光阴极，通过光电效应打出光电子。(3)电子运动并倍增，并在阳极输出回路输出信号。闪烁探测器可用来测量入射粒子的能量。(一).闪烁体1、闪烁体的分类1)无机闪烁体：玻璃体纯晶体无机晶体(掺杂)(锂玻璃)2)有机闪烁体：有机晶体——蒽晶体等；有机液体闪烁体及塑料闪烁体.3)气体闪烁体：Ar、Xe等。2.闪烁体的物理特性1)发射光谱特点：发射光谱为连续谱。各种闪烁体都存在一个最强波长；要注意发射光谱与光电倍增管光阴极的光谱响应是否匹配。以NaI(Tl)为例：对β粒子；对α粒子2)发光效率与光能产额指闪烁体将所吸收的射线能量转化为光的比

7、例。发光效率：Eph闪烁体发射光子的总能量；E入射粒子损耗在闪烁体中的能量。以NaI(Tl)为例对1MeV的β粒子，发射光子平均能量光能产额：nph为产生的闪烁光子总数。发光效率与光能产额的关系：3)发光衰减时间受激过程大约退激过程及闪烁体发光过程按指数规律对于大多数无机晶体，t时刻单位时间发射光子数：τ为发光衰减时间，即发光强度降为1/e所需时间。（二）.光电倍增管1.PMT的结构——光电倍增管为电真空器件。1)PMT的主要部件和工作原理真空壳打拿极阳极光电子轨迹入射光聚焦电极半透明光阴极2)PMT的类型(1)外观的不同(2)根据光阴极形式聚焦

8、型非聚焦型(3)根据电子倍增系统具有较快的响应时间，用于时间测量或需要响应时间快的场合。电子倍增系数较大，多用于能谱测量系统。直线结构环