塑料闪烁体探测器时间分辨
一、实验原理
(一)塑料闪烁体工作原理及特征
塑料闪烁体是一种有机闪烁体计数器，其工作原理可分为以下五个过程：
1.射线进入闪烁体，发生相互作用，闪烁体电离，激发；
2.受激原子、分子退激发射荧光光子；
3.光子收集到光电倍增管的光阴极上，打出光子；
4.光子在光电倍增管上倍增，产生电子流，在阳极负载上产生电信号；
5.电子仪器记录和分析电信号
塑料闪烁体是一种用途广泛的有机闪烁体，他可以测量α、β、γ、快中子、质子、宇宙射线及裂变碎片等。它有以下几个特点：
1.制作简便；
2.发光衰减时间短（1~3ns）；
3.透明度高，光传输性能好；
4.性能稳定，机械强度高，耐振动，耐冲击，耐潮湿，不需要封装；
5.耐辐射性能好
其主要不足是能量分辨本领较差，因此一般只做强度测量。
(二)TAC工作原理
时幅转换器有两路输入型号，一路作为起始信号，一路作为结束信号，将两信号之间的时间间隔转换为电压幅度
有两种类型的TAC：起停型时幅变换和重叠型时幅变换
起停型时幅变换：线性好，时间间隔范围宽（微妙到纳秒），时间分辨好（ps），
通用性强
脉冲重叠型时幅变换：变换速度快，死时间小，线性和精度较差，用于短时间间隔测量，即高计数率时间分析实验中。
(三)时间分辨
对于能量和质量确定的粒子，飞行一定距离所需要的时间是单一的。实际上用飞行时间方法测得的这时间是围绕某一平均值的一个分部，分布的宽度通常用半高
宽FWHM表示，成为时间测量系统的时间分辨，它直接影响到时间测量的精度。
二、实验过程及数据
(一)塑闪响应曲线的测量
由于在不同的电压下塑料闪烁体的性能不同，因此先测量探测器在不同电压下对辐射信号的响应变化。
将放射源放在两个塑闪的中间，测量1000V~1800V电压范围内，10秒时间内定标器所记录的计数：
以电压为横坐标，计数为纵坐标作图：
由图可知，两个探测器在1400V~1600V电压区间内变化较小，因此选取1500V为工作电压。
(二)时间刻度
使用延迟线进行时间刻度，有两条延迟线，各2m长，延迟效果为3.3ns/m。
将符合信号的一路输出接入TAC的start端，将另一路输出接入延迟期，选择4
档延迟。
以道址为横坐标，延迟线总长度为纵坐标，可得三个点，并得到最佳拟合直线
有图可以看出，R2=0.999975，拟合直线线性较好。
最终得到的刻度结果是0.615441*3.3ps/道=2.0310ps/道
(三)时间分辨测量
该系统的时间分辨率τ总由塑闪分辨时间τ和电子学分辨时间τs两部分组成，即
τ总=2τ
2
+τ
s
2
，所以τ=√
τ
总
2
?τ
s
2
2
。测量系统如下图，实际测量中，发现第二路信号
稍快于第一路信号，因此当将第一路信号接入start端是测得的为电子学分辨时间τs
，当将第二路信号作为start信号时，测得的是系统的分辨时间τ总。
得FWHM s=11.4±0.1道，FWHM总=（1.7±0.2）*102道
得τs=23.2±0.2ps
τ总=（3.5±0.4）*102ps
三、实验结果
可得τ=（24±3）*10ps
故最终结果为，该系统中塑闪的分辨时间为（24±3）*10ps。
从数据上看，τ=350ps>τs=23.2ps，验证了塑闪系统中，时间分辨率主要取决于探测器。
四、总结
(一)实验中将放射源放在探测器中间，从而近似认为到两个塑闪的时间相等。这只是一
种近似，并没有考虑辐射到达两端时间不相等带来的影响。
(二)本次实验忘记记录放射源以及所用器件的信息，虽然对最终结果影响不大，但还是
应该养成记录所有原始数据的好习惯。
(三)在读取半高宽时，发现在同样的谱中，取峰的范围不同导致了半高宽不同，说明取
峰过程也会带来误差。
闪烁体探测器原理 闪烁体探测器（Scintillation Detector ）是利用电离辐射在某些物质中产生的闪光来进行探测的，也是目前应用最多、最广泛的电离辐射探测器之一。 入射辐射射入闪烁体并在闪烁体中损耗能量，引起闪烁体原子的电离和激发，受激电子会激发出可见光； 光子经过光传输过程打在光电倍增管光阴级上发生光电效应产生光电子； 光电子的光电倍增管内倍增，最后电子经阳级进入信号处理电路，形成电脉冲信号，被电子学仪器记录下来。 1K PL qeME Q neME U C h C C εν= ==， 1K PL q N n h E εν==式中，是入射粒子单位能量产生的光电子数。
（4）光阴极吸收光子发射光电子。光电转换率为ε，从阴极到倍增系统中的第一打拿极的传输系数为q ，则光阴极发射并到达第一打拿极的光电子数为'N qR ε=。 （5）光电子在倍增管中倍增，最后到阳极形成电压脉冲。设光电的倍增系数为M ，则在输出端得到MN 个电子，相应的脉冲电荷Q=Emn ，如果它们被全部输出到电容C 收集，则形成一个电压脉冲U 。 （6）这个脉冲通过成形后由射极跟随器或前置放大器输出，被电子学仪器分析记录。 闪烁体探测器的输出脉冲的幅度与入射粒子能量成正比，选择光产额（一定数量的入射粒子所能产生的光子数）大的晶体，提高光收集系数L （要求闪烁体的发射光谱和吸收光谱的重合部分尽量少，同时为减少在闪烁体和倍增管界面上光的损失，常在它们中间加光导或光耦合剂），提高光阴极的光电转换效率ε、电子传输系数q 和光电倍增管的放大倍数M ，都可以使脉冲幅度增大。 闪烁体基本特性 1．发光效率 表征闪烁体将吸收的粒子能量转化为光的本领。常用光输出强度和能量转换效率来表示。光输出强度S 定义：在一次闪烁过程中产生的光子数目R 和带点粒子在闪烁体内损失的能量之比。 ()/'R S MeV E = 光子数 能量转换效率P 定义：在一次闪烁过程中产生的光子总能量和带电粒子损失的能量之比。 ()00' Rh P Sh E νν==
三大类探测器比较（闪烁体、半导体、电离室） （闪烁体）碘化钠探头：他的激活剂是(TI)，对γ射线，当能量大于150keV时响应是线性的；对质子和电子，线性响应范围很宽，光输出和能量的关系接近通过原点的直线，仅在能量低于几百keV（对电子）和（1~2）MeV（对质子）时才偏离直线；对α粒子，能量大于4~5MeV后近似线性，但其直线部分延长不过原点。因此测量α粒子（或其他重粒子）时，比须进行能量校准。NaI(TI)烁体的主要优点是密度大，原子序数高，因而对γ射线探测效率高。另外它的发光效率高，因而能量分辨率也较好。它的缺点是容易潮解，因此使用必须密封。 碘化铯探头：CsI(TI)碘化铯是另一种碱金属卤化物，作为闪烁体材料常用铊或纳作激活剂。铊的能量线性与碘化钠的接近，能量分辨率比碘化钠的差一些。碘化铯的密度和平均原子序数比碘化钠更大，因此对γ射线的探测效率也更高。与碘化钠相比，碘化铯的机械强度大，易于加工成薄片或做成极薄的蒸发薄膜。此外，它不易潮解，也不易氧化。但若暴露在水或高湿度环境中它也会变质。碘化铯的主要缺点是光输出比较低，原材料价格较贵。 锗酸铋探头：与碘化钠（TI）同体积时，探测效率比碘化钠的高的多。对0.511MeV γ光子，与NaI(TI)、CsF、和Ge半导体、塑料闪烁体相比，锗酸铋(BGO)有最大的效率和最好的信噪比。BGO主要用于探测低能x射线、高能γ射线以及高能电子。在低能区（<<0.5MeV）的能量分辨率比碘化钠的差，例如对于0.511MeV的γ射线，BGO的时间分辨为1.9ns，而碘化钠NaI(TI)的的为0.75ns。BGO的主要缺点是折射率较高，尺寸大的BGO难以将光输出去。价格高。 硫化锌：ZnS（Ag）它对α粒子的发光效率高，而对γ射线和电子不灵敏，很适合在强β、γ本底下探测重带点粒子如α、核裂片等，探测效率可达100%。
闪烁体探测器的基本介绍 秦1林2 （中国石油大学华东，青岛，255680） 摘要：闪烁体探测器是利用电离辐射在某些物质中产生的闪光来进行探测的，也是目前应用最多、最广泛的电离辐射探测器之一。 关键词：闪烁体；辐射；电离激发 早在1903年，威廉·克鲁克斯就发明了由硫化锌荧光材料制成的闪烁镜并用其观察镭衰变放出的辐射；卢瑟福在其著名的卢瑟福散射实验中也曾使用硫化锌荧光屏观测α粒子。不过，由于传统荧光材料在使用上很不方便，闪烁探测器一直没有大的进展。1947年Coltman和Marshall成功利用光电倍增管测量了辐射在闪烁体内产生的微弱荧光光子，这标志着现代闪烁体探测器的发端。 1.基本构成与原理 闪烁体主要由闪烁体、光的收集部件和光电转换器件组成的辐射探测器。 图1 闪烁体探测器基本构造 入射辐射在闪烁体内损耗并沉积能量，引起闪烁体中原子（或离子、分子）的电离激发，之后受激粒子退激放出波长接近于可见光的闪烁光子。闪烁光子通过光导射入光电倍增管的光阴极并打出光电子，光电子受打拿级之间强电场的作用加速运动并轰击下一打拿级，打出更多光电子，由此实现光电子的倍增，直到最终到达阳极并在输出回路中产生信号。 2.闪烁体的分类 很多物质都可以在粒子入射后而受激发光，因此闪烁体的种类很多，可以是固体、液体或气体。 闪烁体材料大致可分为以下三类：
（1）用于γ射线探测的CsI(Tl)晶体无机闪烁体：包括碱金属卤化物晶体（如NaI(Tl)、CsI(Tl)等，其中Tl是激活剂）、其他无机晶体（如CdWO4、BGO等）、玻璃体。 （2）有机闪烁体：有机晶体（如蒽、芪等）、有机液体、塑料闪烁体。 （3）气体闪烁体：如氩、氙等。 3 闪烁体的性质 3.1发光效率高 能够将入射带电粒子的动能尽可能多地转换为闪烁光子数。 3.2线性好 入射带电粒子损耗的能量在很大范围内与产生闪烁光子数保持线性关系。3.3发射光谱与吸收光谱不重叠 闪烁体介质对自身发射光是透明的，不存在自吸收。 3.4发光衰减时间短 入射粒子产生闪光的持续时间短，探测器反应快。 3.5其它性质 加工性能好、折射率合适、原料易得且无毒、成本低廉等。一般而言，无机闪烁体的光子产额高、线性好，但发光衰减时间较长；有机闪烁体发光衰减时间短，但光子产额较低。 4 闪烁体的发光机理 不同闪烁体在电离辐射作用下发光的物理机制有很大区别。 4.1无机闪烁体 这类闪烁体的发光机制以掺杂激活剂的碱金属卤化物晶体最为典型。在此类晶体中各原子呈周期性排列，在原子核电场的作用下，原本属于单个原子的核外电子可以以在相邻原子间转移，这样的电子不再固定从属于某个原子，而是从属于整个晶体，这种现象称为晶体中电子的共有化。原先孤立原子中的能级也相互交错重叠形成晶体能带，这些能带又可分为价带与导带，二者之间存在一定宽度的禁带。当电离辐射进入晶体中，原先处于价带的电子受激发跃迁至导带，之后
闪烁体荧光时间特性的观测与分析 实验目的： 1.学会正确实用数字示波器来分析闪烁计数器的输出脉冲波形。 2.学会根据记录的波形了解闪烁体的时间特性 实验原理：（见实验预习） 实验内容： 1.观测闪烁体荧光时间特性对输出波形的影响，辨认快慢闪烁体。 2.观测光电倍增管输出回路的时间常数对输出脉冲波形的影响。 3.用δ光源测定光电倍增管的响应函数*（t ）。 4.分析记录不同闪烁体的荧光衰减时间常数τs 。 实验仪器和样品： 1.记录单词脉冲的数字存储示波器。 2.可切换闪烁体的闪烁计数器系统，包括高压电源。 3.切伦科夫辐射体（有机玻璃），NaI （Tl ），CsI （Tl ），塑料闪烁体，氟化铈晶体（CeF3）。 实验数据： 共测量了6种材料的曲线，每种测量了10次。6种材料分别为：BGO, BaF2, NaI, CsI, 塑料和有机玻璃。 数据量太大，这里不予显示。 数据处理： 对每种材料，先将每次的数据除以maximum ，进行归一，然后再取10次的平均值。并将电压-时间图作出。 本实验，我采用了2种方案进行拟合： 1）第一种方案：利用简易公式，即在RC<<τ的情况下，有近似的函数， t (t t )/0Q R U(t)e -+τ ≈ τ （1） 进行拟合，选择的是origin7.0中的函数y = A*( 1 - exp(-k*(x-xc)) )，由此可直接拟出k 的值，进而求出衰减时间τ。 2）第二种方案：利用书中的方法，使用公式
s t/t/RC 0s Q R U(t)(e e )-τ-≈ -τ （2） 以NaI 为参考，假定τs = 250ns ，拟合RC ，再拟合其他材料的衰减时间。在用origin7.0中拟合的并不是很好，所以作为第二种方案进行比较。 一．利用公式（1） NaI 的相关拟合： 先做出电压幅值随时间的整体变化图像， 取衰减部分进行拟合，以函数y = A*( 1 - exp(-k*(x-xc)) )进行拟合，得出如下图像： -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 t/ns V/|Vm|NaI 电压时间曲线
塑料闪烁体探测器时间分辨 一、实验原理 (一)塑料闪烁体工作原理及特征 塑料闪烁体是一种有机闪烁体计数器，其工作原理可分为以下五个过程： 1.射线进入闪烁体，发生相互作用，闪烁体电离，激发； 2.受激原子、分子退激发射荧光光子； 3.光子收集到光电倍增管的光阴极上，打出光子； 4.光子在光电倍增管上倍增，产生电子流，在阳极负载上产生电信号； 5.电子仪器记录和分析电信号 塑料闪烁体是一种用途广泛的有机闪烁体，他可以测量α、β、γ、快中子、质子、宇宙射线及裂变碎片等。它有以下几个特点： 1.制作简便； 2.发光衰减时间短（1~3ns）； 3.透明度高，光传输性能好； 4.性能稳定，机械强度高，耐振动，耐冲击，耐潮湿，不需要封装； 5.耐辐射性能好 其主要不足是能量分辨本领较差，因此一般只做强度测量。 (二)TAC工作原理 时幅转换器有两路输入型号，一路作为起始信号，一路作为结束信号，将两信号之间的时间间隔转换为电压幅度 有两种类型的TAC：起停型时幅变换和重叠型时幅变换 起停型时幅变换：线性好，时间间隔范围宽（微妙到纳秒），时间分辨好（ps），
通用性强 脉冲重叠型时幅变换：变换速度快，死时间小，线性和精度较差，用于短时间间隔测量，即高计数率时间分析实验中。 (三)时间分辨 对于能量和质量确定的粒子，飞行一定距离所需要的时间是单一的。实际上用飞行时间方法测得的这时间是围绕某一平均值的一个分部，分布的宽度通常用半高 宽FWHM表示，成为时间测量系统的时间分辨，它直接影响到时间测量的精度。 二、实验过程及数据 (一)塑闪响应曲线的测量 由于在不同的电压下塑料闪烁体的性能不同，因此先测量探测器在不同电压下对辐射信号的响应变化。 将放射源放在两个塑闪的中间，测量1000V~1800V电压范围内，10秒时间内定标器所记录的计数：
闪烁体、半导体、电离室三大类探测器比较（闪烁体）碘化钠探头：他的激活剂是(TI)，对γ射线，当能量大于150keV时响应是线性的；对质子和电子，线性响应范围很宽，光输出和能量的关系接近通过原点的直线，仅在能量低于几百keV（对电子）和（1~2）MeV（对质子）时才偏离直线；对α粒子，能量大于4~5MeV后近似线性，但其直线部分延长不过原点。因此测量α粒子（或其他重粒子）时，比须进行能量校准。NaI(TI)烁体的主要优点是密度大，原子序数高，因而对γ射线探测效率高。另外它的发光效率高，因而能量分辨率也较好。它的缺点是容易潮解，因此使用必须密封。 碘化铯探头：CsI(TI)碘化铯是另一种碱金属卤化物，作为闪烁体材料常用铊或纳作激活剂。铊的能量线性与碘化钠的接近，能量分辨率比碘化钠的差一些。碘化铯的密度和平均原子序数比碘化钠更大，因此对γ射线的探测效率也更高。与碘化钠相比，碘化铯的机械强度大，易于加工成薄片或做成极薄的蒸发薄膜。此外，它不易潮解，也不易氧化。但若暴露在水或高湿度环境中它也会变质。碘化铯的主要缺点是光输出比较低，原材料价格较贵。 锗酸铋探头：与碘化钠（TI）同体积时，探测效率比碘化钠的高的多。对0.511MeVγ光子，与NaI(TI)、CsF、和Ge半导体、塑料闪烁体相比，锗酸铋(BGO)有最大的效率和最好的信噪比。BGO主要用于探测低能x射线、高能γ射线以及高能电子。在低能区（<<0.5MeV）的能量分辨率比碘化钠的差，例如对于0.511MeV的γ射线，BGO的时间分辨为1.9ns，而碘化钠NaI(TI)的的为0.75ns。BGO的主要缺点是折射率较高，尺寸大的BGO难以将光输出去。价格高。硫化锌：ZnS（Ag）它对α粒子的发光效率高，而对γ射线和电子不灵敏，很适合在强β、γ本底下探测重带点粒子如α、核裂片等，探测效率可达100%。 laBr3是新型卤化物闪烁体，其基本性能已经全面超越了传统的碘化钠闪烁体，谱仪具有比碘化钠更好的能量分辨率、峰形和稳定性。液体闪烁体：对脉冲形状甄别的性能极好，主要用于强γ场中测量快中子，也常用于测量低能弱β射线的发射率。测量β辐射和中子大都选用塑料闪烁体，也可采用有机液体闪烁体； 测量α辐射一般用ZnS（Ag）闪烁体；BGO闪烁体适用于测量低能x射线和高能γ射线；NaI(TI)主要用于探测γ射线。检测3H和14C等放射源的低能β辐射的微弱放射性活度，经常使用液体闪烁体。 （半导体）高纯锗探测器：普遍用于γ射线谱仪中。硅探测器对γ射线的探测效率 很低，锗探测器使用时需要在液氮温度下冷却，这是由于他们的原子序数低和禁带宽度很窄
闪烁计数器的工作原理 闪烁计数器是一种利用射线引起闪烁体的发光而进行记录的辐射探测器。1947年由J.W. 科尔特曼和H.P.卡尔曼所发明。它由闪烁体、光电倍增管（见光电管）和电子仪器等单元组成。 它是由闪烁体（也称荧光体）和光电倍增管构成。常用的闪烁体有NaI（TI）［铊激活］、ZnS（Ag）和有机晶体“蒽”等，它们在射线照射下会发光（闪烁）。它的工作原理是：射线在闪烁体中产生的光子，打到光电倍增管的阴极上产生光电子，光电子的电子流通过倍增管放大并被阳极接收，形成了一个电脉冲，再由仪器的其他部件加以放大记录。碘化钠晶体常用来测量γ射线，硫化锌晶体常用来测量α射线。闪烁计数器的优点是，效率高、记录快，可以测定射线的能量。 闪烁计数器的应用 射线同闪烁体相互作用，使其中的原子、分子电离或激发，被激发的原子、分子退激时发出微弱荧光（见固体发光），荧光被收集到光电倍增管，倍增的电子流形成电压脉冲，由电子仪器放大分析和记录。利用这种现象可探测带电粒子。可用的闪烁体种类很多，用得较多的有NaI（加微量Tl）、CSI（加微量Tl）、ZnS（加微量Ag ）等无机盐晶体和蒽、茋、对联三苯等有机晶体，也有用液体、塑料或气体的闪烁体。闪烁计数器的优点是效率高，有很好的时间分辨率和空间分辨率，时间分辨率达10^-9秒，空间分辨率达毫米量级。它不仅能探测各种带电粒子，还能探测各种不带电的核辐射；不仅能探测核辐射是否存在，还能鉴别它们的性质和种类；不但能计数，还能根据脉冲幅度确定辐射粒子的能量。在核物理和粒子物理实验中应用十分广泛。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关仪器仪表产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/3418665720.html,/
1.闪烁探测器是利用________________在核辐射的作用下会发光的特性探测辐射的，光电 器件将微弱的闪烁光转变为______，经过多次倍增放大后，输出一个______。 2.无机闪烁体的特点是：对带电粒子的阻止本领__（大或小），时间相应__（快或慢），发 光效率__(高或低)，能量线性相应__（好或差）。 3.发光效率C发光与光输出S成______(正比或反比)关系。 4.对于有机闪烁体而言，发光衰减时间有快、慢两种成分，其衰减规律表达式为：_________. 5.同一种有机闪烁体下发光曲线中慢成分的强度主要与入射核辐射的粒子______(能量或 种类)相关。 6.__________是用来描述光在闪烁体中的传输情况，标志着闪烁体所能使用的最大尺度的 一个量。 7.能量响应是表示____________与____________之间的关系，其理想的曲线是______(正态 分布、泊松分布或线性的)。 8.核辐射测量中经常用到NaI(Tl)探测γ射线，其中测量β辐射和中子选用____________， 也可以选用____________，测量α辐射一般选用____________，测量低能X射线和高能γ射线选用____________。（BGO闪烁体，塑料闪烁体，有机液体闪烁体，ZnS(Ag)闪烁体） 9.光学收集系统主要包括______，______和______。其中______可以减少光在交界面的全 反射，使光有效的传输到光电倍增管的阴极；______能够把闪烁体中各个方向发射的光有效的发射到光电倍增管的阴极上。 10. 上图是闪烁探测器的输出信号的过程示意图，请依照正确组成填写空白处。（闪烁体； 光电倍增管；前置放大器；阳极；放大器；直流偏压；光阴极；打拿级；） 11.NaI闪烁体探测器对于β和γ射线的平均电离能为______；半导体探测器Si和Ge的平 均电离能为______；气体探测器中气体的平均电离能为_______。(2eV，3eV，20eV，30eV，200eV，300eV)。 12.闪烁探测器从核辐射进入闪烁体到输出电压脉冲经历了一系列过程，其中间过程按照正 确的时间顺序为：__________________________，其中时间分辨是探测器对两组相继发生的事件的最小时间间隔，造成时间分辨的因素是时间的离散，那么时间离散的主要因素是______过程。 A：闪烁光子从发光地点到达光阴极的时间； B：辐射粒子或引起的次级电子在闪烁体中耗尽能量的时间； C：阳极收集电荷在输出回路上输出脉冲电压； D：光电子的渡越时间；、
１００１－ ４３２２（２０１２）０７－１５７５－０４ 同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度 何小安１杜华冰１李朝光１易荣清１肖体乔２ １．中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳６２１９００；２．中国科学院上海应用物理研究所，上海２０１８００ 摘要： 利用上海同步辐射光源ＢＬ１３Ｗ１光束线开展了闪烁体探测器的灵敏度标定方法的研究。对光源的高次谐波以及闪烁体探测器的工作线性动态范围进行了实验研究，在此基础上建立了一种新的同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度的方法。通过对实验结果的理论拟合，得到与放射源方法相符合的灵敏度数据，验证了方法的准确性，提高了标定数据的精度。 同步辐射； 闪烁体探测器； 灵敏度； 等离子体 ＴＮ２４７ Ａ１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ２０１２２４０７．１５７５２０１２－０３－２６２０１２－０５－２１ 何小安（１９８４－），男，从事激光聚变Ｘ射线诊断工作；ｈｅｘｉａｏａｎ１９８４＠１６３．ｃｏｍ。
￡减，观察＿区，则探测；测器信号
＠＠［１］ ＭｃＤｏｎａｌｄ Ｊ Ｗ， Ｓｕｔｅｒ Ｌ Ｊ， Ｌａｎｄｅｎ Ｏ Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｈａｒｄ Ｘ－ｒａｙ ａｎｄ ｈｏｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ ｖａｃｕｕｍ ｈｏｈｌｒａｕｍｓ ａｔ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｆａｃｉｌｉ
ｔｙ［Ｊ］． Ｐｈｙｓ Ｐｌａｓｍａｓ， ２００６， １３：０３２７０３． ＠＠［２］ Ｊｕａｎ Ｃ Ｆ， Ｇｏｌｄｍａｎ ＳＲ， ＫｌｉｎｅＪ Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｇａｓ－ｆｉｌｌｅｄ ｈｏｈｌｒａｕｍ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｆａｃｉｌｉｔｙ［Ｊ］． Ｐｈｙｓ Ｐｌａｓｍａｓ， ２００６，１３： ０５６３１９． ＠＠［３］蔡涓涓，黄文忠，谷渝秋，等．双荧光层靶Ｋａ线强度比诊断靶内超热电子温度［Ｊ］．强激光与粒子束，２０１１，２３（５）：１３０３－１３０６．（Ｃａｉ Ｊｕａｎｊｕａｎ，Ｈｕａｎｇ Ｗｅｎｚｈｏｎｇ， Ｇｕ Ｙｕｑｉｕ， ｅｔ ａｌ． Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｈｏｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｙ ｒａｔｉｏ ｏｆ Ｋα ｌｉｎｅｓ ｆｒｏｍ ｔｗｏ－ｌａｙｅｒ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｔａｒｇｅｔ． Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ｌａｓｅｒ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｂｅａｍｓ， ２０１１ ， ２３（５） ： １３０３－１３０６） ＠＠［４］蔡达锋，王剑，谷渝秋，等．超热电子能量分布的实验和模拟研究［Ｊ］．强激光与粒子束，２０１１，２３（７）：１９４５－１９４８．（Ｃａｉ Ｄａｆｅｎｇ， Ｗａｎｇ Ｊｉａｎ，Ｇｕ Ｙｕｑｉｕ， ｅｔ ａｌ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ． Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ｌａｓｅｒ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｂｅａｍｓ， ２０１１， ２３ （７） ： １９４５－１９４８） ＠＠［５］ ＭｃＤｏｎａｌｄ Ｊ Ｗ， Ｋａｕｆｆｍａｎ Ｒ Ｌ， Ｃｅｌｅｓｔｅ Ｊ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ｆｉｌｔｅｒ－ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｒ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｆａｃｉｌｉｔｙ［Ｊ］． Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｃｉｅｎ ｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， ２００４， ７５（１０）：３７５３－３７５５． ＠＠［６］ Ｂｒｕｎｓ Ｈ Ｃ， Ｊａｍｅｓ Ａ Ｅ， Ｔｈｏｅ Ｓ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｓｃｅｒ Ｘ－ｒａｙ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ［Ｒ］． ＵＣＲＬ－ＪＣ－１１９３２３，１９９５． ＠＠［７］ 汪晓莲．粒子探测技术［Ｍ］．合肥：中国科学技术大学出版社，２００９：２３２－２３４．（Ｗａｎｇ Ｘｉａｏｌｉａｎ．Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ．Ｈｅｆｅｉ： Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， ２００９：２３２－２３４） ＠＠［８］久米英浩，冈野和芳，酒井四郎，等．光电倍增管［Ｍ］．日本：滨松光子学株式会社，１９９３：１２６－１２９．（Ｊｉｕｍｉ Ｙｉｎｇｈａｏ，Ｇａｎｇｙｅ Ｈｅｆａｎｇ， Ｊｉｕｊｉｎｇ Ｓｉｌａｎｇ， ｅｔ ａｌ． Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ． Ｊａｐａｎ： Ｈａｍａｍａｓｔｕ， １９９３：１２６－１２９） ＠＠［９］李三伟，祁兰英，易荣清，等．激光聚变中硬Ｘ光谱回推方法［Ｊ］．强激光与粒子束，１９９５，７（２）：２０５－２０９．（Ｌｉ Ｓａｎｗｅｉ，Ｑｉ Ｌａｎｙｉｎｇ，Ｙｉ Ｒｏｎｇｑｉｎｇ， ｅｔ ａｌ． Ａ ｕｎｆｏｌｄｉｎｇ ｏｆ ｈａｒｄ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｎ ｌａｓｅｒ ｆｕｓｉｏｎ． Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ｌａｓｅｒ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｂｅａｍｓ， １９９５， ７（２） ：２０５－２０９） Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ＇ｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｆａｃｉｌｉｔｙ Ｄｕ ＨｕａｂｉｎｇＬｉ ＣｈａｏｇｕａｎｇＹｉ ＲｏｎｇｑｉｎｇＸｉａｏ Ｔｉｑｉａｏ Ｈｅ Ｘｉａｏａｎ
第27卷 第4期核电子学与探测技术 V ol .27 N o .4 2007年 7月Nuclear Electronics &Detection Technolo gy July 2007 大面积塑料闪烁体探测模块的性能测试 孟 丹,邓长明,程 昶,任 熠,宋称心,刘 芸 (中国辐射防护研究院,太原030006) 摘要:介绍了大面积塑料闪烁体探测模块的设计、研制及其组成,重点介绍大面积塑料闪烁体探测模块的性能测试。 关键词:塑料闪烁体;光电倍增管;探测器;辐射探测模块 中图分类号: T L812.1 文献标识码: A 文章编号: 0258-0934(2007)04-0752-04 收稿日期:2006-11-05 作者简介:孟丹(1982—),女,辽宁辽阳人,研究实习员,主要从事核军工、核电站辐射监测系统仪器仪表的开发研制工作 大面积塑料闪烁体探测模块(以下简称:辐射探测模块)采用大面积塑料闪烁体+光电倍 增管+电子学电路的设计。研制出的辐射探测模块经过了严格的光电倍增管坪曲线测试、效率测试、电源模块直流输出测试和辐射探测模块稳定性测试。同时,对模块工艺装配及性能等方面也做了检查和调试。该辐射探测模块可用于大面积γ射线检测装置,核电站、核设施等场所车辆、人员及衣物的γ射线侦检装置,大型工具污染测量、反恐放射性测量及放射性材料侦检装置等。 1 辐射探测模块组成 研制的辐射探测模块由探测器模块、电子学模块和电源模块三部分组成,采用大面积塑料闪烁体为探测器,接收到的γ信号进入光电倍增管、前置放大器后,转变成电信号,再经放大、成形、符合,输出标准TT L 电平。1.1 探测器模块设计 采用大面积塑料闪烁体+C R -120型/C R -105型光电倍增管+分压器+前放板的设计, 如图1所示,提供一路信号输出和一路高压输入。探测器模块整体示意图见图2。 图1 光电倍增管组件 图2 探测器模块示意图 1.2 电子学模块设计 采用信号输入、主放、脉冲甄别、脉冲展宽、符合电路及0.1%高压等几部分电路组合设 计,主要功能是给光电倍增管提供高压,并对两个探测器的4路电脉冲信号进行放大、甄别,将每个探测器的两路信号符合后输出5V T TL 电平。电子学模块原理框图见图3。 752
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3418665720.html, 大面积塑料闪烁探测器剂量线性测量及修正作者：黄秋方方丁卫撑杨勇张从华 来源：《中国测试》2015年第06期 摘要：针对γ射线剂量增大时，大面积塑料闪烁探测器剂量线性会变差这一问题，采用能谱测量方式对塑料闪烁探测器的剂量线性进行修正。首先在单能辐射场中，探测器通过能谱测量电路在上位机形成辐射场能谱，然后按照能量线性规律算出每道址的权重因子，以标准剂量仪所测剂量率为参考值得到修正公式，接下来对待测辐射场进行能谱采样，根据每道计数和修正公式，得到修正后的总计数率和剂量率，从而对塑料闪烁探测器的剂量线性进行修正。结果表明：经过修正以后，在137Cs辐射场中剂量测量最大相对误差由-24.32%变为-6.90%，在 60Co辐射场中最大相对误差由-72.22%变为-27.78%。可以看出，经过修正的探测器剂量线性得到很大改善，可为辐射场中γ射线剂量的准确测量提供技术参考。 关键词：塑料闪烁探测器；剂量线性；能谱测量；修正 文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2015）06-0030-04 0 引言 塑料闪烁体是一种用途较为广泛的有机闪烁体，具有发光时间短、光传输性好、稳定、形状及尺寸不受限制、容易制造、成本低、耐辐射性好等特点。通常采用塑料闪烁体、光电倍增管、分压器配合使用测量γ射线，大面积塑料闪烁探测器可用于大面积γ射线检测装置，核电站、核设施等场所车辆、人员及衣物的γ射线侦检装置，大型工具污染测量、反恐放射性测量及放射性材料探测装置等。标准IAEA-1312和GB/T 24246——2009《放射性物质与特殊核材料监测系统》都用到了大面积塑料闪烁探测器。在对大面积塑料闪烁探测器进行测量时，随着所受辐射剂量的变大，其剂量线性会变差。这不仅会限制探测器的应用范围，也会影响测量结果，因此有必要对其剂量线性进行修正。然而，国内外对大面积塑料闪烁探测器剂量线性的研究较少，如文献[3]研究了塑料闪烁探测器对中子和γ射线信号脉冲形状的辨别力，文献[4]对 光电倍增管坪曲线、探测器效率、电源模块直流输出等进行了测试，但都没提到大面积塑料闪烁探测器的剂量线性问题。为此，本文对大面积塑料闪烁探测器剂量线性进行了测量并修正。 1 剂量线性测量 塑料闪烁体是快闪烁体，适于做快符合和高计数率测量。在大面积塑料闪烁探测器测量γ射线应用中，由于塑料闪烁体面积较大，产生的计数率与小面积相比较多。在137Cs辐射场中，用尺寸为5cmx10cmx100cm的塑料闪烁探测器进行实验，如图1所示。可以看出，随着γ射线剂量的增大，塑料闪烁探测器计数率越来越偏离直线A，呈现出剂量非线性。
塑料双闪烁体法测量α和β：JJYQ-400X JJYQ-400X低本底α、β测量仪是当前国内新一代采用塑料双闪烁体法测量α和β的放射性的反符合低本底α/β测量系统；可同时测量样品中的总α、总β活度；具有效率高、本底低、串道比低、长期稳定性好、无需耗材、经久耐用、操作方便等特点。可用于辐射防护、环境监测、饮用水、医药卫生、农业科学、核电站、反应堆、同位素生产、地质勘探、高等院校、进出口商品检验检疫、科学研究等领域中α/β的总活度的测量。 主要技术参数： 产品执行标准GB/T11682-2008、检定规程JJG853-1993 产品应用标准GB 5749-2006、GB/T5750.13-2006、GB 8537-2008、GB19298-2003等单位面积平均本底计数率/（计数·cm-2·min-1） α≤0.003 β≤0.1 效率比 α≥85% β≥58% 效率稳定性 α＜3% β＜8% 串道比 α射线对β道≤2.5% β射线对α道≤0.3% 仪器灵敏度 α5×10-4Bq β1×10-3 Bq 本底稳定性：在24h,本底计数率变化应在（平均计数率±3σ）的范围内，其中σ为本底计数的标准误差。 注：本参数测量所用α参考源为239Pu，参考源活性区为Φ25mm，表面粒子发射率约为102粒子数/（min·2π）；β参考源为90Sr-90Y，参考源活性区为Φ20mm，表面粒子发射率约为102粒子数/（min·2π）。 高压调节范围0～1000V，稳定度优于0.5%； 绝缘电阻≥2MΩ；耐压绝缘度＞1500V； 环境温度5-40℃；相对湿度＜90%； 电源：交流220V±10%，50Hz，功耗≤20W； 产品特点： ◆模块化设计，标准插道式控制器，方便科研单位组合成不同功能系统； ◆可以同时测量α、β，也可单独测α或β（独有技术：四通道分步送样）； ◆仪器主探测器采用HND-DS2型低本底α、β闪烁体，不怕污染、表面可擦洗，经久耐用； ◆仪器反符合探测器采用HND-DS401型闪烁体，达到反符合降低本底的效果。反符合效率＞99% ； ◆测量时间、每个探测器的α阈（α）、β低阈（βL）、β高阈（βH）和反符合阈都可通过计算机调节。阈值调节精度高（最小分度值为0.01V）； ◆程控程度高：仪器采用Rs-232串口或USB接口联接计算机，自动控制测量过程，可打印结果及原始数据； ◆控制软件用户界面友好，自动化程度高，主要技术指标及设备运行状态用户可通过控制软件自行测量和检验； ◆有不同规格的探测器及样品盘供用户选用，以适应不同的测试需求。
CdZnTe核探测器性能测试研究 作者姓名：孙浩学号：201306020207指导教师：周建斌 摘要 本文主要研究基于平面CZT晶体开发的DT-01B系列探测器的能谱响应性能。通过改变多道能谱仪的参数偏置电压，脉冲成型时间等。以及对不同放射源的不同能谱响应情况做对比，来分析对CZT探测器性能造成影响的因素。本文还讲述了CZT晶体的基本性质以及发展历史；介绍了CZT平面探测器的制备流程；CZT 探测器的优缺点；以及CZT核辐射探测器的种类，国内外的研究现状，工作原理等。 关键词：核辐射探测器；CdZnTe晶体；CZT核探测器；半导体探测器；Abstract：This paper mainly studies the energy spectrum response of DT-01B series detectors based on planar CZT crystal development. By changing the parameters of the multi-channel spectrometer bias voltage, pulse molding time. As well as the different radioactive sources of different energy spectrum response to do the comparison, to analyze the CZT detector performance impact factors. This paper also introduces the basic properties and development history of CZT crystal. The preparation process of CZT planar detector, the advantages and disadvantages of CZT detector, the types of CZT nuclear radiation detectors, the research status at home and abroad, and the working principle are introduced. Key words: nuclear radiation detector; CdZnTe crystal; CZTnuclear detector;Semiconductor detectors；
闪烁探测器结构改进及性能测试的研究 目前在核辐射测量中常用HPGe探测器测量活化样品的能谱信息,因为其具有高能量分辨率、响应时间快、但其抗辐照能力差当中子注入通量较大时,锗晶体原子会发生位移,持续辐照会使大量锗晶格错位,HPGe晶体本征区结构遭到破坏、探测器电荷收集率降低致使HPGe探测的能量分分辨率变差;同时HPGe探测器价格贵、工作环境需液氮冷却,给维护带来不便限制其在工业生产实践中被广泛地应用。与HPGe探测器相比,闪烁探测器种类比较多,具较好的能量分辨率、探测效率、更广的探测区间、价格较低且具有很好的抗辐照性能是当前应用最广泛的核辐射探测器,但往往由于分辨率相对较低不能分辨相近能量的γ射线给数据分析带来较大难度。 针对上述问题本文立足于闪烁探测器原理﹑结构及成熟的核电子学技术基础,结合电子技术以及材料科学的发展,通过理论计算﹑模拟论证及实验测试等方法对闪烁探测器的形体规格及荧光出射方式、反射层材料及厚度、光学耦合材料及增透膜、闪烁探测系统外接电压源稳定性对探测器性能的影响做出探究。通过这一新型高光子输出闪烁探测器展开研究不同条件对探测器性能的影响,最后得出以下结论:（1）通过新型高光子输出探测器与传统的探测器对比发现同等体积闪烁体,采取侧开窗模式出射后,闪烁光子出射能力明显增强,分辨率也得到改善且稳定性、能量线性关系都不惜可以满足实验要求;（2）探测系统工作状态的稳定与否会受到外接电源的影响,且对不同元器件影响程度和效果也不尽相同,主放大器受到的影响最明显多道系统最不明显;（3）不同材料对光的反射效果不同,当所使材料反射率较低时,反射效果与厚度成正相关;（4）探测器的工作状态受测试环境温度影响较为明显,随测试环境温度降低,BGO晶体光产额逐步增
从1995年RSNA上推出第一台平板探测器（Flat Panel Detector）设备以来，随着近年平板探测技术取得飞跃性的发展，在平板探测器的研发和生产过程中，平板探测技术可分为直接和间接两类。（一）间接能量转换 间接FPD的结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非晶硅层(amorphous Silicon，a-Si)再加TFT阵列构成。其原理为闪烁体或荧光体层经X射线曝光后，将X射线光子转换为可见光，而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号，最后获得数字图像。在间接FPD的图像采集中，由于有转换为可见光的过程，因此会有光的散射问题，从而导致图像的空间分辨率极对比度解析能力的降低。换闪烁体目前主要有碘化铯(CsI，也用于影像增强器)，荧光体则有硫氧化钆(GdSO，也用于增感屏)，采用CsI+a-Si+TFT结构的有Trixell和GE公司等，而采用GdSO+a-Si+TFT有Canon和瓦里安公司等。 1、碘化铯( CsI ) + a-Si + TFT ：当有X 射线入射到CsI 闪烁发光晶体层时，X 射线光子能量转化为可见光光子发射,可见光激发光电二极管产生电流, 这电流就在光电二极管自身的电容上积分形成储存电荷. 每个象素的储存电荷量和与之对应范围内的入射X 射线光子能量与数量成正比。发展此类技术的有法国Trixell 公司解像度143um2 探测器( SIEMENS、Philips、汤姆逊合资) 、美国GE 解像度200um2 探测器( 收购的EG & G 公司) 等。其原理见右图。Trixell 公司（目前有西门子、飞利浦、万东、上医厂、长青、泛太平洋等厂家使用，成本约9.5万美金）用的是Csl柱状晶体结构的闪烁体涂层，此种结构可以减少可见光的闪射，但由于工艺复杂难以生成大面积平板，所以采用四块小板拼接成17″×17″大块平板，拼接处图像由软件弥补。GE、佳能（佳能、东芝、岛津使用）的平板是使用Csl或Gd2O2S:Tb涂层，因不是柱状晶体结构，所以能