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%。
深圳大学实验报告课程名称：近代物理实验 实验名称：γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定学院：物理科学与技术学院 专业：物理学班级：08 指导教师：陈羽 报告人：学号： 实验地点S223 实验时间： 实验报告提交时间：
一、实验目的： 1、了解γ射线与物质相互作用的特性。 2、了解窄束γ射线在物质中的吸收规律，测量其在不同物质中的吸收系数。 二．实验内容： 1、测量137Cs的γ射线（取0.661MeV光电峰）在一组吸收片（铅、铝）中的吸收曲线， 并用最小二乘原理拟合求线性吸收系数。 2、测量60Co的γ射线（取1.17、1.33MeV光电峰或1.25MeV综合峰）在一组吸收片 （铅、铝）中的吸收曲线，并用最小二乘原理拟合求线性吸收系数。 3、根据已知一定放射源对一定材料的吸收系数来测量该材料的厚度。 三、实验原理： 1、γ吸收装置原理 做γ射线吸收实验的一般做法是如上图（a）所示，在源和探测器之间用中间有小圆孔的铅砖作准直器。吸收片放在准直器中间,前部分铅砖对源进行准直；后部分铅砖则滤去γ射线穿过吸收片时因发生康普顿散射而偏转一定角度的那一部分射线。这样的装置体积比较大，且由于吸收片前后两个长准直器使放射源与探测器的距离较远，因此放射源的源强需在毫居里量级。但它的窄束性、单能性较好，因此只需闪烁计数器记录。 本实验中，在γ源的源强约2微居里的情况下，由于专门设计了源准直孔（φ 3 12mm），基本达到使γ射线垂直出射；而由于探测器前有留有一狭缝的挡板，更主 要由于用多道脉冲分析器测γ能谱，就可起到去除γ射线与吸收片产生康普顿散射影响的作用。因此，实验装置就可如上图（b）所示，这样的实验装置在轻巧性、直观性及放射防护方面有前者无法比拟的优点。 2、γ射线的三种基本作用 （1）光子(γ射线)会与下列带电体发生相互作用： ①被束缚在原子中的电子； ②自由电子(单个电子)； ③库仑场(核或电子的)； ④核子(单个核子或整个核)。 （2）这些类型的相互作用可以导致下列三种效应中的一种： ①光子的完全吸收；②弹性散射；③非弹性散射。 从理论上讲，γ射线可能的吸收和散射有12种过程，但在从约10KeV到约10MeV 范围内，大部分相互作用产生下列过程中的一种：
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
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/5f3058127.html,/
在研究放射性检测方法的过程中，根据阅读资料与分析得知建材中包含的Ra、Th、K等元素发出的γ射线能量分别为352.8、328.6、1460keV。不同能量的γ射线照射到NaI闪烁体上产生的光子数不同，γ射线能量越大产生的光子数也越多，经过光电倍增管和前置放大电路后输出的电压脉冲峰值也越大。当某一元素在建材中含量较高时，它产生的对应某一峰值的脉冲数越多。再经过后期信号调理、峰值检测、A/D采集、信号计算处理便可完成检测。故选用NaI 闪烁探测器作为传感器部分。闪烁探测器由于其对γ射线的探测分辨时间短、探测效率高、能测量射线的能量的优点，所以它是目前应用的最广的γ射线探测器。 所选用的闪烁探测器为北京滨松光子公司生产的CH149-01型探测器，它包括闪烁体、光电倍增管、高压电源和前置放大器。 闪烁体的种类很多，按其化学性质不同可分为无机晶体闪烁体和有机闪烁体。有机闪烁体包括有机晶体闪烁体、有机液体闪烁体和有机塑料闪烁体等。最常用的无机晶体是铊激活的碘化钠单晶闪烁体，常记为NaI（Tl），属离子型晶体。纯粹的碘化钠晶体，其能带结构是在价带和导带之间有比较宽的禁带，如有带电粒子进入到闪烁体中，将引起后者产生电离或激发过程，即可能有电子从价带激发到导带或激发到激带，然后这些电子再退激到价带。退激的可能过程之一是发射光子，这种光子的能量还会使晶体中其它原子产生激发或电离，也就是光子可能被晶体吸收而不能被探测到，为此要在晶体中掺入少量的杂质原子（激活原子），如在碘化钠晶体中掺入铊原子，其关键作用是可以在低于导带和激带的禁带中形成一些杂质能级。这些杂质原子会捕获一些自由电子或激子到达杂质能级上，然后以发光的形式退激到价带，这就形成了闪烁过程的发光，而这种光因能量小于禁带宽度而不再被晶体吸收，不再会产生激发或电离。这说明只有加入少量激活杂质的晶体，才能成为实用的闪烁体。对于NaI（Tl）单晶闪烁体而言，其发射光谱最强的波长是415 nm的蓝紫光，其强度反映了进入闪烁体内的带电粒子能量的大小，选择适当大小的闪烁体，可使这些光子一射出闪烁体就被探测到。我们选择的即为NaI闪烁体，其规格为φ40mm*40mm，它通过光电效应可将γ射线的能量转化为成比例的荧光量。 光电倍增管直径为φ51mm。光电倍增管是一种真空管，它由入射窗、光电
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
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；
红外线探测器的工作原理： 红外探测器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。 探测器收集外界的红外辐射进而聚集到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件，这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷，检测处理后产生报警。 红外线探测器这种探测器是以探测人体辐射为目标的。所以辐射敏感元件对波长为10 μm 左右的红外辐射必须非常敏感。 为了对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 红外探测器，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正 好相反，环境背景辐射对两个热释电元几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消， 于是探测器无信号输出。 一旦入侵人进入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜而聚焦，从而被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 多视场的获得，一是多法线小镜而组成的反光聚焦，聚光到传感器上称之为反射式光学系统。 另一种是透射式光学系统，是多面组合一起的透镜-菲涅尔透镜，通过菲涅尔透镜聚焦在红 外传感器上。 这要指出的是红外面的几束光表示有几个视场，并非红外发红外光，视场越多，控制越严密。 红外线探测器的优点: 本身不发任何类型辐射，器件功耗很小，隐蔽性较好。价格低廉 红外线探测器的缺点: 容易受各种热源、阳光源干扰。
红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探测器接收。 易受射频辐射的干扰。 环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 什么是双鉴 简明意义上的双鉴，就是两种探测方式的整合，通常是指红外线探测方式和微波探测方式的 整合。 1.微波简介.由于微波探测器可以感温，即能“感知”到人体的温度，所以信号的收发稳定可靠，但是微波通常的可探测范围只有2-3 米，探测角度也相应较小，45°角，所以如果需要探测的空间较大，只用微波是不够的。 1.2红外探测器简介.红外探测器容易受到光照等带有移动物体的影响，所以具有误报的可 能，而且在32 ℃~ 40 ℃时，灵敏度大幅度下降。但是红外探测器的优点却是微波探测器 不能替代的，比如省电、功耗小、价格低、安装方便等特点，另外红外探测器的可感知距离 和探测的角度也远远大出微波探测器的可探测范围，可达到12M ，水平110 °，垂直60 °。 1.3双鉴探测器工作原理. 经过模糊逻辑数码分析，排除种种普通探测器无法克服的干扰， 两种探测器都探测到人体移动时探测器才会报警，杜绝误报漏报，性能远远超出无微波功能的各种红外探测器。探测范围更大，抗干扰能力更强，灵敏度始终如一，没有温度死区，具 有可编程功能，应用具有更大的灵活性。
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
CT探测器的技术特点和发展趋势 X 线CT 自20 世纪70 年代问世以来, 经历了30 多年的发展, 从早期的单排往复式CT 发展到螺旋CT, 直到目前最先进的多层螺旋CT, 其为满足临床精确影像诊断的要求 而在大覆盖范围、薄层、高分辨率、高速度的高技术性能方面取得了长足的进步。在这些高技术参数的协调发展中, 作为CT 整个系统发展主线之一的数据采集系统也日趋完善, 其 核心部件———CT探测器, 在高科技推进下, 无论在设计思想还是工艺材料上都不断革新, 以其越来越优异的性能, 促进了CT 整个系统的飞跃发展。 1 CT 探测器的技术特点和性能 CT 探测器是CT 数据采集系统中A/D 转换的核心部件,其结构相当复杂。它直接接收X 线束穿过被照物后的光子信号, 通过其自身的特性转换为相应的电信号。一个典型的CT 探测器包括介质( 如气体、闪烁体等) 、光电转换阵列和电子学部分, 此外还有准直器、电源等辅助设备。 1.1 CT探测器种类 按照材料工艺的不同, 处在实用阶段的CT 探测器大体上可以分为闪烁体探测器和气 体探测器。下面以发展年代为序介绍这几种具有代表性的探测器。 1.1.1钨酸镉晶体探测器(CdWO4)(20 世纪70 年代产品) 钨酸镉晶体优越的光学性能, 使它成为了应用在X 线CT探测器上的首选闪烁体 材料。钨酸镉晶体对X 射线吸收系数大, 辐射长度短, 可使高能物理探测器做得十分密集, 从而降低整个设备的造价。（1）优点: ①造价低; ②吸收率较高。⑵缺点: ①吸潮——水中毒; ②受环境温湿度影响———不稳定; ③余辉效应; ④不易超小分割。 1.1.2 闪烁晶体探测器(GOS) ⑴优点: ①高吸收率; ②发光效率较高; ③光电转换率较高⑵缺点: ①透光性差; ②Z 轴均匀性差;③吸潮———水中毒。此类闪烁体探测器的光电转换都需要经过二次能量转换, 能量损失较大。即X 射线打到闪烁体上, 产生次级光, 然后通过光电二极管 阵列或是CCD 阵列转换为电信号, 输入计算机。要得到较好的图像, 必须有很高的X 线 输入能量。 1.1.3 高压氙气探测器( 20 世纪80 年代中普遍应用) 利用了惰性气体在X 线照射下电离的原理。此类探测器内部有很多组正负极板( 加有 500V~1000V 的直流高压) , 彼此通过绝缘材料相互隔开, 中间充满了氙气, 极板的电极 引出线与A/D 转换中的前置放大器相连。X 线射入探测器, 在高压电的作用下, 极板收集氙气电离后产生的离子, 感应出相应的电流强度, 完成光电转换。气体探测器的光子转换效率比闪烁晶体探测器低,但是其内部各处气压、密度、纯度、温度相同, 因此具有较好的一致性。⑴优点: ①高稳定性———无需经常校准; ②耐受性———温度及湿度;③价格便宜。⑵缺点:①低吸收效率;②需要高mAs。 现在最为广泛应用的是固态稀土陶瓷探测器稀土陶瓷探测器与以往的CT 探测器相比 光输出率高, 光电转换率是钨酸镉晶体的两倍、X 射线利用率可达99%; 具有很好的稳定性, 图像很少产生环状伪影; 余辉时间短, 可以做快速连续的螺旋扫描。而与其同时期、结构相似的金属陶瓷探测器, 因余辉问题也已被主流品牌厂家淘汰。⑴优点: ①高吸收率; ②发光效率高, 余辉短; ③转换率高; ④高稳定性。⑵缺点: ①探测器单元体积, 限制
X射线平板探测器性能比较研究 德润特数字影像科技（北京）有限公司 张军毅，王同乐 [摘要] 目的研究X射线平板探测器的性能及成像特点。方法比较平板探测器的结构特点、成像性能和临床使用的优缺点。结果探测器结构和材料是影响成像性能的主要因素。结论非晶硒探测器和碘化铯-非晶硅探测器的成像性能及临床使用优于硫氧化钆-非晶硅探测器。[关键词] 数字X射线摄影；非晶硒平板探测器；碘化铯-非晶硅平板探测器；硫氧化钆-非晶硅探测器；影像质量 Comparison of performance on different X-ray flat panel detector Abstract: Objective To Study the performance and imaging characteristics of the X-ray flat panel detector. Methods The different flat panel detector were compared and analysed by the structure feature, imaging performance and clinical application. Results The structure and material is the main factors of influence imaging performance for the flat panel detector. Conclusion The image quality and clinical application of the flat panel detector based on Amorphous Selenium and Cesium Iodide - Amorphous Silicon were more than the detector based on Gd2O2S – Amorphous Silicon. Key words: digital radiography, amorphous selenium flat panel detector, Cesium Iodide - Amorphous Silicon, Gd2O2S – Amorphous Silicon, image qualit 数字摄影（Digital Radiography，DR）成为数字X射线摄影技术的主要发展方向，其更快的成像速度、更便捷的操作及更高的成像分辨率等特性得到影像专家的认可。其中X射线平板探测器（Flat Panel Detector，FPD）作为核心部件，其性能对成像质量起着决定性的作用。研究探测器的性能及成像特点有助于比较不同探测器在临床使用中的优势和劣势。 1 平板探测器的转换材料 当前广泛使用的平板探测器主要采用硫氧化钆（Gd2O2S，GOS）、碘化铯（Cesium Iodide，CsI）和非晶硒（Amorphous Selenium，A-Se）作为转换材料。将闪烁体（GOS或CsI）与非晶硅光电二极管以及TFT耦合起来构成非直接转换平板探测器，将A-Se直接与TFT耦合起来构成直接转换平板探测器。 闪烁体涂层的材料和工艺会影响X射线的转换性能。GOS通过掺杂不同的稀土离子（如Tb3+），在X射线的激发下能够发出540~560nm的绿光[1]。传统胶片所用的高速增感屏是利用GOS特性制作而成。使用GOS做涂层的探测器成本较低，转换效率低。CsI技术则采用大面积针状晶体结构能提高转换性能。 采用A-Se转换技术的平板探测器在X射线的作用下使硒层产生电子空穴对，外加电场迅速将它们分开并很快地把它们分别带到像素电极和上电极两个相反的表面去。传输的速度没给电荷的横向扩散提供时间，空间分辨率极高。 2 不同平板探测器的比较 评价平板探测器性能的指标主要有物理特性和成像特性。其中探测器的物理特性对成像
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
两种线型感温火灾探测器 性能比较 锦州航星消防安全仪器有限公司
概述 工业电缆使用环境大多安装在专用桥架、隧道、沟、夹层内，其特点是空间小，易燃；如果出现火灾事故．将对周围人民的生活、生产和环境造成极大的危害。由于火灾危险性大，除了必要的安全布置、保证防火间距等措施外，消防设施的配备尤为重要。 对于工业电缆消防设备的配置来说．选择合适的火灾探测器来探测初期火灾主要特征是非常重要的。工业电缆初期最显著特征是释放能量使环境温度升高，因此火灾信号探测主要采用温度检测作为火灾探测对象。以下是两种温度探测器性能比较： ①缆式线型感温探测器，通称感温电缆； ②空气管式差温火灾探测器； 以上2种感温探测器均以检测温度作为火灾信号。其中感温电缆是检测现场温度，实现定值报警，空气管探测器则检测温升速率，进行差温报警．当发生火灾时感温探测器就向控制系统发出一个数字量火灾信号．火灾自动报警控制系统对火灾信号处理后，发出声光报警．延时确认后．启动灭火系统对火灾进行灭火。在电缆桥架上面设置探测器．发生火灾时由于温度升高．起火点处的参数（感温电缆电阻变小、空气管内压力升高）发生变化．并迅速发出火警信号传至值班室：在电缆夹层还可设点型感烟探测器．值班人员通过监视系统确认火灾后．即启动消防系统进行灭火。 两种探测器优缺点： 1.缆式线型感温探测器 *感温电缆为有源信号传输，抗干扰能力差，不防爆 *易老化, 维护困难，安装时受损不能使用，如果使用不可恢复式电缆，火灾模拟试验处需剪掉，势必浪费。用可恢复式感温电缆成本太高，在施工安装过程中也难免破皮、损坏。 *定温报警，报警阈值设置过低，环境炎热时会误报，报警阈值设置过高，会不报 2可恢复式空气管式差温火灾探测器 *紫铜管与控制盒之间为绝缘连接，抗干扰能力强，防雷击，耐腐蚀 *本质安全防爆、可用于易燃易爆场所，免维护，使用成本低 *使用Ф3紫铜管，壁厚1.0mm，强度高，安装施工时不易损坏，并且使用寿命长，可长达50年*通过检测温升速率实现差温报警，适合夏冬高、低温环境变化火灾初期探测报警，无需报警阈值的调整 *两种探测器采用的国家标准相同，都采用GB16280-2005《线型感温火灾探测器》,二者的安装方法基本相同。 探测器安装方法： 感温探测器在顶棚下方安装时，至顶棚距离d宜为0.2～-0.3米，相邻线路间水平距离不大于4.5米,距墙壁不大于1.5米, 转弯半径大于5cm, 用卡销固定，卡销间距0.5米。