第七章-闪烁探测器ppt课件.ppt

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1、第七章闪烁探测器时间特性好，探测效率高。闪烁体光电倍增管闪烁探测器的输出信号闪烁探测器的性能单晶能谱仪—NaI(Tl)晶体谱仪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；1§7.1闪烁探测器基本原理闪烁体光电倍增管(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是利用辐射在某些物质中产生的电离、激发而产生的荧光来探测电离辐射的探测器。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。2光电倍增管的电子倍增系数：光电倍增管通常N有10

2、-14级打拿极，每一打拿极的电子倍增系数~3-6，坡莫合金(避光外壳)：防止外界磁场影响对电子的聚焦、传输性能。§7.1闪烁探测器基本原理3闪烁探测器的工作过程：(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闪烁体原子、分子电离或激发；(2)受激原子退激而发出波长在可见光波段的荧光；(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(PMT)的光阴极，通过光电效应打出光电子；(4)光电子在光电倍增管中倍增，数量由一个增加到104-109个，电子流在阳极负载上产生电信号；闪烁

3、探测器可用来测量入射粒子的能量。§7.1闪烁探测器基本原理45§7.2闪烁体一．闪烁体的分类二．闪烁体的发光机制三．闪烁体的物理特性四．常用闪烁体理想的闪烁体：探测效率高，转换效率高，线性范围大，自吸收小，发光时间短，加工性能好。6一．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)3)气体闪烁体：Ar、Xe等。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.71、发射光谱2、发光效率(能量转换效率、光能产额，及相对值)3、发光时间4、闪烁体其他特性二．闪烁体的物理特

4、性81、发射光谱闪烁体发射光子数随光子波长(能量)的关系曲线。发射光谱与闪烁体、激活剂、移波剂、温度有关。92、发光效率以NaI(Tl)为例：对β粒子；对α粒子发光效率（闪烁体将所吸收到的射线能量转化为光的比例）Eph：闪烁体发射光子的总能量；E：核辐射损耗在闪烁体中的能量（1）.绝对闪烁效率（能量转换效率）10以NaI(Tl)为例：对1MeV的β粒子，发射光子平均能量（2）.光能产额：nph为产生的闪烁光子总数。使用一种核辐射在不同闪烁体中损失相同的能量，测量他们的相对脉冲输出幅度或电流进行比较。（3

5、）.相对发光效率：2、发光效率能量转换效率与光能产额的关系：113、闪烁发光时间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。12对大多数有机晶体和少数无机晶体，发光衰减有快、慢两种成分3、闪烁发光时间有机闪烁体的发光衰减曲线13闪烁体f(ns)s(s)BaF20.60.62CsI(Tl)101.0芪6.20.37蒽330.37液体闪烁体2.40.20塑料闪烁体1.3NaI(Tl)0.23几种

6、闪烁体的发光衰减时间14发光效率高，Z,高，适宜于射线探测。易潮解，须仔细封装。不潮解，价贵。塑料闪烁体将粉末加1%有机玻璃粉末溶于有机溶剂涂于有机玻璃板上，透明度差，薄层，测α,β粒子。溶剂(二甲苯)+发光物质(PPO)+移波剂(POPOP)。放于玻璃或石英杯中。有机液体闪烁体苯乙烯(单体)+PPO+POPOP，聚合成塑料。四．常用闪烁体151、NaI(Tl)晶体优点：密度大，=3.67g/cm3，探测效率高；Z高，碘(Z=53)占重量85%，光电截面大；相对发光效率高，为蒽的2.3倍；发射光谱

7、最强波长415nm，与PMT光谱响应配合；晶体透明性能好；能量分辨率较高，~7.5%@662keV-。缺点：容易潮解。四．常用闪烁体16NaI(Tl)晶体封装结构1-硬质玻璃；2-NaI(Tl)晶体；3-光学耦合剂；4-氧化镁粉末（光反射层）；5-金属铝壳；6-海绵垫衬；7-密封环氧树脂。172、BGO晶体(Bi4Ge3O12，锗酸铋)优点：密度大，=7.13g/cm3；Z高，铋(Z=83)；缺点：发光效率低，为NaI(Tl)的8~14%。机械性能好；化学稳定性好；光学透明性好。四．常用闪烁体18反

8、射层、耦合剂、光导。1.光学反射层：镜面反射、漫反射。铝箔、镀铝塑料薄膜，氧化镁、二氧化钛、聚四氟乙烯塑料带，等。五．闪烁光的收集192.光学耦合剂：当光子由光密物质(n0)射向光疏物质(n1)时，发生全反射；为减少光线在交接面上发生全反射，以利于将光子大部分收集到光阴极上去，需要在闪烁体与光电倍增管之间加上一层“耦合剂”。常用的光学耦合剂材料有硅油、硅脂、甘油等等。光学耦合剂是有效的把光传给光电倍增管的光阴极，减少光在闪烁体与光阴极窗界面