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1、核探测器的发展和现状张虎罗降张全虎何彬,(第二炮兵工程学院102教研室西安71025)、。:摘要核探测器是核物理粒子物理研究及辐射应用中不可缺少的工具和手段本文通过介,、绍计数器和径迹室这两大类中各种探测器的发展情况对其工作原理发展现状作了详,。细的分析并讨论了各种探测器的发展趋势,,,,:关键字气体探测器半导体探测器闪烁探测器径迹室发展趋势高能物、,。理事业核技术及现代电子学的发展带动各种探测器技术不断发展辐射探测,、,器是通过粒子与适当的探测介质相互作用而产生某种信息经放大后被记录分析以转变,从、、、为各种形式的直接或间接可为人们感官所能接受的信息而确定粒子的数目位置能量
2、、、、。,动量飞行时间速度质量等物理量按照产生信息的方式探测器大体上可分为计数器和径迹室两大类。1.计数器类探侧器,是。、这类辐射探测器已不下百余种应用最广泛的辐射探测器它以电脉冲的形式记录分析辐射产生有关信息。这种类型探测器的问世,导致了核电子学这一新的分支学科的出现和发展。最常用的计数、。器类探测器主要有气体探测器半导体探测器和闪烁探测器三大类1.1气体探侧器这类探测器的主要特点是以气体为探测介质。在核物理发展的早期,它们曾经是应用最广,,。,,泛的探测器50年代以后才逐步被取代然而气体探测器所特有的优点例如制备、、,,简单性能可靠使用方便等上世纪70年代以后在高能物理和
3、重离子物理的实验中又。、。’获得了新的应用气体探测器主要有电离室正比计数器和盖革计数器三种它们的结构,,,。相似一般都是有两个电极的小室充有某种气体如图1所示1.1.1工作原理当带电粒子进入室内时,和室内气体相互作用,使气体电离形成电子和,正离子如果加上如图掣,,l所示电压这些离子和电子将会在电场作用下,,分别向两极运动在阳极产生电信号由电子学测量设备。、记录这三种类型的探测器在结构脉冲形、。状工作方式上有不少相似之处但是它们的工作图l气体探测器示意图,,,;情况是不一样的电离室工作电压较低没有放大作用其输出脉冲幅度较小正比计数器,,,二;的工作电压较高有放大作用输出脉冲幅度
4、较大脉冲幅度正比于入射粒子损失的能量,,。盖革计数器的工作电压更高已不再正比于原始电离的离子对数可以不经放大直接被记录1.1.2主要应用,2二;电离室有各种类型如用于测量放射源标准的电离室有用于测量中子强度的补偿;;a电离室有用于测量相当稀少粒子事件的大体积慢脉冲电离室有用于源强度绝对测量的。2兀a脉冲电离室和用于测量粒子能量的屏栅电离室等正比计数管不仅可以用于测量带电,、、。重粒子而且还对低能p低能丫和x射线谱的测量都显示出有很大的优越性盖革计数、。器在测量放射性的相对强度测定粒子的方向等方面有着广泛的用途3181.1.3发展趋势、、、,气体探测器研制出了正比闪烁室自碎灭流
5、光计数器液氨电离室液氢电离室新的微条气体、、、、正比室微间隙气体探测器微网结构的气体探测器气体电子倍增器高阻板探。。2测器等液氢电离室可以作为电磁量能器的计数器随着理论研究的进一步深入以及对新材料的不断探索和制造技术的进步,气体探测。器将会得到进一步的发展1.2闪烁探侧器核辐射与某些透明物质相,、,互作用会使其电离激发而发射荧光闪烁探测器就是利用。。这一特性来工作的典型的闪烁探测器连同电子学仪器的总体装置如图2所示3闪烁计数。,器是核辐射探测中应用较广泛的一种探侧器经过几十年的不断进步现在它已成为相当完善的。一种探测技术闪烁体脉冲幅度光电倍增管日前1级定标器放大器分析器外壳光
6、导高压电源图2闪烁谱仪方块图1.2.1工作原理:闪烁探测、,现代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.:器往往配备有计算机系统来处理测量结果闪烁计数器的工作可分为五个相互联系的过程,、(l)射线进入闪烁体与之发生作用闪烁体吸收带电粒子能量而使原子分子电离和;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光电倍增管的光阴极上由于光,;电效应光子在光阴极上击出光电子,,1049(4)光电子在光电倍增管中倍增数量由一个增加到一10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。1.2.2闪烁体
7、。:闪烁体是指能吸收粒子或射线而发出光子的材料闪烁体可分为三类,,、,,无机闪烁体常见的有N吐m)和Csl田)晶体它们对电子了辐射灵敏发光效率高,,,有较好的能量分辨率但光衰减时间较长;BGO晶体密度大发光效率高因而对高能电、。子下辐射探测十分有效其他如用银(Ag)激活的硫化锌ZnS(Ag)主要用来探测a粒子;玻、,,璃闪烁体可以测量。粒子低能x辐射加入载体后可测量中子;氟化钡旧)密度大aFz,,。4有荧光成分既适合于能量测量又适合于时间测量,包括塑料、、茂等,。有机闪烁体液体和晶体(如蕙)前两种使用普
