核仪器概论教学课件ppt探测器简介、前放

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1、1核仪器概论第二章谱仪中常用的探测器简介第三章前置放大器2第二章谱仪中常用的探测器简介第一节探测器的主要性能指标的定义第二节能谱测量中常用探测器基本原理简述能谱测量中最常用的探测器主要有：气体探测器、闪烁探测器及半导体探测器。1、气体探测器：包括脉冲电离室、正比计数器。3◇闪烁探测器的基本组成。◇工作过程：粒子入射闪烁体内产生荧光光电倍增管的光阴极按一定概率将光转换成光电子光电子经光电倍增管打拿极多次倍增（倍增数可104—109）由收集极（即阳极）收集形成输出电流经输出回路转换成足够大的输出电压信号。经光导传输2、闪烁探测器4◇闪烁体◇光电倍增管56闪烁探

2、测器实物图片探测器外形图前置放大器7使用过程中，只要能提供给光电倍增管正常工作所需的电源条件，从收集极最终获得的电子数与粒子在闪烁体中消耗的能量即成正比。基于这一点，闪烁探测器可用来测量入射粒子的能量，用闪烁探测器构成的谱仪，称作“闪烁谱仪”。闪烁探测器有多种，其中能谱测量中广泛使用的一种叫：Nal（Tl）闪烁探测器，主要用于测量γ射线的能谱。◇83、半导体探测器◇一N型同一P型半导体利用特殊工艺联结在一起由于扩散作用，形成PN结。被称作为“结区”或“耗尽层”。目前，被广泛应用的半导体探测器主要有两类：P-N结型半导体探测器以及P－I－N型半导体探测器。⑴

3、、P-N结半导体探测器原理简述：◇在P-N结上加一反相电压，结区电场将被加强。结果，结区宽度必定变大。反相电压越高，结区宽度越大。9◇因在结区内有很强的电场，这就相当于一个固体电离室。结区就是探测器的灵敏体积。一旦有粒子入射，在结区内即可产生电子—空穴对，电子—空穴被收集后给出信号电流。◇工作时要在探测器上加合适的反向电压，当有粒子射入时，输出电荷量正比于入射粒子在结区内损耗的能量。利用这一点，可以测量入射粒子的能谱。10由于P-N结探测器具有高的能量分辨率、良好的线性等优点，它在能谱测量方面有重要的应用。主要用在α及其它重带电粒子能谱测量。◇◇性能方面的

4、局限性：a：灵敏区宽度窄，约为1mm以下。这种探测器在γ及β测量方面应用比较少。如：1Mev的β在硅中的射程为1.6mm，而γ射线的穿透本领更大。b：结区宽度随反相工作电压的变化而变化。导致探测器的结电容稳定性变差。这将不利于能谱测量。因此P-N结探测器对其工作电源的稳定性要求较高。11P－N结型半导体探测器12由于这种P-I-N结探测器的制备过程采用了“锂漂移”技术，因而又称作“锂漂移探测器”。锂漂移探测器又分为两大类：锗锂漂移探测器[Ge(Li)]和硅锂漂移探测器[Si(Li)]。⑵、P—I—N结探测器P-I-N结探测器的工作原理设法在N型及P型半导体

5、之间夹一层宽度为W的本征半导体(I)，如右图所示。这就构成了P-I-N结。P-I-N结13◇没有外加电压时P-I-N结的情况由于扩散过程，最终在N层及P层内边界将分别出现正、负空间电荷。这些空间电荷所产生的电场把在I区内所产生的两种载流子分别扫向N区及P区。I区最终将处于耗尽状况。◇P—I—N结加反向电压后N区及P区的空间电荷量将增大，在I区内的电场也将变强。由于N区及P区内空间电荷层的宽度与I区宽度相比一般是微不足道的，因而P—I—N结区宽度可认为就是l区的宽度，基本上不随反向电压变化。14利用P—I—N结探测射线时，处于耗尽状态的I区就是探测器的灵敏体

6、积。由入射粒子在其中产生的电子—空穴对将被I区电场扫向两边，从而产生输出信号。◇与P-N结探测器相比较：a：由于I区的存在，P—I—N结探测器的灵敏区宽度比P-N结探测器大大增加了（可达10mm以上）。Ge(Li)探测器适用于测γ射线。Si(Li)探测器通常只用于100Kev以下低能γ或X射线以及β射线。b：结区电容也基本上不随反向电压改变。15P-I-N结构的探测器Si(Li)探测器Ge(Li)探测器工作及保存条件：必须永远置于低温及高真空条件之下。16⑶、高纯锗探测器原理简述：高纯锗(HPGe)探测器实质上就是利用极高纯度的锗制成的P—N结探测器。用这

7、种材料制成的P—N结探测器，结区宽度很大，可以大到与锂漂移探测器类似。因此HPGe探测器的性能(包括对γ射线的探测效率和能量分辨率）与Ge(Li)探测器相似。17应用：HPGe探测器主要用于测量γ射线能谱。另外，也可用于X射线谱学。与Si(Li)探测器相比较明显地改善能量分辨率，但HPGe探测器所能测量的X射线能量下限为2.3kev。这要比Si(Li)的高。18高纯锗探测器组成的γ谱仪系统高纯锗探测器与Ge(Li)探测器相比较，主要优点：不需要在低温下保存，但仍需在低温下工作。生产周期短。194、能谱测量中几种常用探测器的主要性能比较探测器种类固有能量分辨

8、率输出信号幅度（1Mev射线能量在10pF电容上收集）使用中的特殊