工业核仪器应用中的闪烁探测器

《工业核仪器应用中的闪烁探测器》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21卷　第5期核电子学与探测技术Vol.21No.52001年　9月NuclearElectronics&DetectionTechnologySeptember2001工业核仪器应用中的闪烁探测器吴永康(昆明冶研新材料股份有限公司,云南昆明　650031)摘要:通过对核子密度计、核子秤中应用的闪烁探测器的工作原理、技术特性的介绍和分析,展示出闪烁探测器所独有的精度好、探测效率高的技术优势,是一种比较先进的传感器。关键词:核子秤;核子密度计;光电倍增管;闪烁探测器中图分类号:TL81文献标识码:A文章编号:025820934(2001

2、)0520413203处理;显示物料密度值或物料质量及累积量。0　引言C射线穿过待测物后衰减程度遵循一般指随着科学技术的不断深入和发展,核技术数定律作为一个技术领域,最近几十年有较大的发展I=I0exp(-LQL)(1)并得到广泛的应用。迄今为止,核技术已成功应数学求导后式(1)变为用于工程、医药、石油、化工、农业、环保、矿冶、Q=(1öLL)(lnI0-lnI)(2)煤炭、轻工、食品等多个行业。其中工业的应用式中,I为透射C射线强度;L为C射线穿过物发展更为迅猛,应用核技术研制成功的核子秤、料的厚度;L为质量吸收系数;Q为物料的密核子

3、密度计等工业仪表,由于其独特的非接触度。测量方式,具备维护方便、故障率低、稳定性好、对确定的物料和确定活度的C射线源及选可靠性强等特点。特别适用于相当恶劣的工业定的条件,L、L、I为常数。于是,物料的密度便环境,因此近年来广泛用于各行业。本文通过对可由透射射线强度测定。以上两种仪表的组成及测量原理的描述,介绍1.2　组成共同选用的传感器——闪烁探测器的工作原澳大利亚Amdel密度计和德国Berthold理、组成。核子秤都是根据上述原理对物料及质量进行测定的,仪表的组成分别如下:1　核仪器的工作原理、组成1)Amdel核子密度计的组成(图

4、1)1.1　工作原理当C射线穿过待测物,根据待测物密度不同而产生不同程度的衰减,透射的C射线被探测器接收,并转换为电脉冲,经放大后送计算机图1　核子密度计的组成收稿日期:2001206201作者简介:吴永康(19492),男,昆明冶研新材料股份有限公司高工,从事工业用核仪器系列的研究与开其工作过程为:当C射线穿透物料流时,待发。测管道直径及物料流量是确定的,探测器接收413到代表物料密度的C射线强度,经变换后送微子而使闪烁激发发光。处理机进行处理计算并显示物料的密度。常用的几种闪烁晶体及其主要参数见表2)德国Berthold核子秤组成(

5、图2)1。表1　常用闪烁体的主要参数发光衰减最强发射转换效率闪烁体时间öLs波长önm(以样品为1)NaI(Tl)0.254102.0CsI(Tl)0.505600.6ZnS(Ag)1.004502.0LiI(Eu)1.404400.75其中以NaI(Tl)转换效率最高,使用最广。但它的缺点是易潮解,所以必须密封在金属盒图2　核子秤组成中,有一个面是玻璃做的,作为光输出,与光电倍增管光阴极面相配合。其工作过程见图3。2)光电倍增管　它是闪烁探测器的重要组成部分,是一种具有高灵敏度和快时间响应的光子探测器。光电倍增管由光阴极、输入电子光学

6、系统、电子倍增系统和阳极组成。光子入射到光阴极上产生光电子,光电子经过电子光学系统,进入倍增系统,光电子经过多次倍增放大图3　核子秤工作过程后,由阳极收集起来形成电流或电压信号。1373)分压器电阻　严格合理的按光电倍增管Amdel密度计采用点状Cs源,Berthold137的结构要求和使用的特点,设计配置好分压器核子秤一般采用棒状Cs源,有时根据物料的24160电阻是确保闪烁探测器性能和正常工作的必要多少及性质也采用棒状Am和Co源。虽然条件。两种仪器结构形式和最终测量的物理量有所不同,但它们的测试原理完全相同,均采用闪烁探4)前置电

7、路　前置电路通常配置跟随电测器作为传感器,它的作用是将透射后C射线路,实现阻抗转换,输出模拟信号,也可配置数转换为一定强度的电脉冲,是整机的核心器件,字电路和内高压电路。它的稳定性及转换精度直接影响整机的稳定性5)接插座　闪烁探测器为便于与主机连及精度,因此闪烁探测器的制造,其技术性能及接,应设置相应的连接插座。指标是此类仪器的关键。6)外壳　应具有光屏蔽、电磁屏蔽、气屏蔽和防震等功能。合理的设置外壳,是保证闪烁探2　闪烁探测器测器性能和可靠工作的重要环节。2.1　组成2.2　闪烁探测器工作过程闪烁探测器主要由闪烁晶体、光电倍增管、闪烁

8、探测器工作过程有以下几个步骤:分压器电阻、前置电子电路、接插座和屏蔽外壳1)C射线进入闪烁体与闪烁体的物质产生等组成。相互作用,使闪烁体物质中原子、分子电离和激1)闪烁晶体　闪烁晶体由一定量的闪烁物发,在退