南华大学《核辐射探测学》教学课件 第三章 闪烁探测器

《南华大学《核辐射探测学》教学课件 第三章 闪烁探测器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第三章闪烁探测器1911年卢瑟福在做著名的大角散射实验，开始使用闪烁体，经过几十年来的不断进步，现在闪烁探测器已成为相当完善的得到广泛应用的一种探测器。一·闪烁探测器的基本组成和工作原理闪烁探测器由闪烁体、光电倍增管和相应的电子仪器三个主要部分组成。如下图所示闪烁探测器组成示意图2019-1-12南华大学核辐射探测学1最左边的是一个对射线灵敏学测探能产生闪烁光的闪射体。当射线射辐核（例如Y）进入闪烁体时，在某学大华一地点产生次级电子，它使闪烁南体分子电离和激发，退激时发出大量光子。一帮光谱范围从可见光到紫外光，并且光子向四面八方发射出去。在闪烁体周围包以

2、反射物质（但有一面要透光），这样能使光子集中向光电倍增管2019-1-122方向发射出去。光电倍增管是一个电真空器件，它由光阴极、若干个打拿极和一个阳极组成。光阴极前有一个玻璃或者石英制成的窗，整个器件外壳为玻璃，各电极由针脚引出。通过高压电源和分压电阻，使阳极－各个打拿极－阴极间建立从高到低的电位分布。闪烁光子从入射到光阴极上时，由于光电效应会产生光电子，这些光电子受极间电场加速和聚焦，打在第一个打拿极上，产生36个二次电子，这些二次电子在以后各级打拿极上又发生同样的倍增过程，直到最后在阳极上可接收到49个电子。这种器10~10件称为光电倍增管。大量电

3、子会在阳极负载上建立起电信号，通常为电流脉冲或电压脉冲，然后通过起阻抗匹配作用的射极跟随器，由电缆将信号传输到电子学仪器中去。闪烁体透光一面与光电倍增管窗之间充以折射系数和玻璃差不多的硅油,就能使光子损失大大减少。2019-1-12南华大学核辐射探测学3实用上常将闪烁体、光电倍增管和分压器及射极跟随器都安装在一个暗盒中，组成探头。探头中有时在光电倍增管周围包以起磁屏蔽作用的坡莫合金，防止环境中磁场透入管子中去。电子仪器的组成单元则根据闪烁探测器的用途而异，常用的有高（低）压电源、线性放大器、单道或多道脉冲幅度分析器，有时也可包括门电路、定时电路、符合电路、

4、定标器、计数率仪及其它辅助电子学单元（例如示波器、脉冲发生器），还有国产NIM系统标准插件，可方便而灵活搭配。二、闪烁计数器的工作过程（1）.射线进入闪烁体，与之发生相互作用，闪烁体吸收带电粒子能量而使原子、分子的电离和激发；（2）.受激原子、分子退激时发射荧光光子；（3）.利用反射物和光导将闪烁光子尽可能多地收集到2019-1-12南华大学核辐射探测学4学光电倍增管的光阴极上，由于光电效应，光子在光阴极上击测探出光电子。当闪烁体与光电倍增管不能直接接触或闪烁体与射辐光阴极面积相差较大时，要在它们之间加光导。核学49大（4）.光电子在光电倍增管中倍增，数量

5、由一个增加到10—10华南个，电子流在阳极负载上产生电信号。（5）.此信号由电子仪器记录和分析。2019-1-125一、闪烁体按其化学性质可分为两大类（无机闪烁体和有机闪烁体）1、无机晶体闪烁体。通常是含有少量杂质（称为“激活剂”）的无机盐晶体和玻璃体，常用的有碘化钠（铊激活）单晶体，即NaI(Tl)；碘化铯（铊激活）单晶体即CsI(Tl)；硫化锌（银激活）多晶体，即ZnS(Ag)等。玻璃体有铈激活锂玻璃LiO22SiO2(Ce)。此外，近年来还开发了不掺杂的纯晶体，如锗酸铋（简称BGO)；钨酸镉（CdWO4,简称CWO)和氟化钡（BaF2）等。2019

6、-1-12南华大学核辐射探测学6（2）有机液体闪烁体。在有机液体溶剂（如甲苯、二甲苯）中溶入少量发光物质（如对联三苯），称第一发光物学测质，另外再溶入一些光谱波长转换剂（如POPOP化合物）探射称为第二发光物质，组成有闪烁体性能的液体。辐核学大华南二、闪烁体的物理特性1、发射光谱闪烁体受核辐射激发后所发射的光并不是单色的，而是一个连续谱。下图为几种典型闪烁体发射光谱曲线。2019-1-127()d表示光在波长~d之间的发射强度。学P2测对于每种闪烁体，总可找到一、两种波长的光，它的发射概探射率最大，整个光谱是以该波长为中心的一个或数个发射带。辐

7、核闪烁体的技术说明书上往往给出这个峰位处的波长，称为学大“发射光谱最强的波长”。华南几种典型闪烁体的发射光谱2019-1-128选择的闪烁体的发射光谱，要与光电倍增管光谱响应相匹配。学测2、发光效率探射辐发光效率是指闪烁体将所吸收的射线能量转变为光的核学比例。一般使用下面三个量来描述。大华南（1）光能产额。它定义为核辐射在闪烁体中损失单位能量闪烁发射的光子数。当粒子在闪烁体中损失的能量为E，闪烁过程发出的总光子数为nph时，则光能产额nphYphE它的单位是光子数/兆电子伏（1MeV)。例如在NaI(Tl)4中，快中子的Yph4.310(1MeV).

8、显然hpY1表示在闪烁体中每产生一个光子所消耗的核辐射能量。201