第06章 热辐射探测器件B 热电偶和热电堆 2014.12.3 ok..
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第六章辐射的探测在研究和应用放射性核素时必须知道放射性核素所发射的荷电粒子或射线(统称核辐射)的种类、数量、能量及有关的性质,这就要求对于核辐射进行探测和记录。
放射性测量装置通常由核辐射探测器和信号处理系统组成。
核辐射探测器简称探测器,包括灵敏介质和结构部分。
射线与灵敏介质相互作用并损失能量,后者被灵敏介质转换为光、电、热或者化学信号,被信号处理系统分析和记录。
探测核辐射的方法原则上有下面几种:①利用射线通过物质时的电离作用;②利用射线通过某些物质时所产生的荧光、热释光或契仑科夫辐射;③利用射线与某些物质的核反应或弹性碰撞产生的易于测量的次级粒子;④利用射线所带的电荷;⑤利用射线的能量在物质中所产生的热效应;⑥利用射线和物质作用产生的化学变化。
用第一种方法制作的探测器按使用的灵敏介质不同,分为气体探测器和半导体探测器两类。
辐射在它们的灵敏体积内损失能量,使介质分子或原子发生电离,生成正-负离子对或电子-空穴对。
用电极收集并测量收集到的电荷,或测量流经回路中负载电阻上的电流(或电压)变化,可以测量进入灵敏体积的粒子的数量或(和)能量。
用第二种方法制作的探测器包括四类:闪烁探测器、热释光探测器、玻璃探测器、契仑科夫辐射探测器,其中闪烁探测器使用最为广泛。
第三种方法主要用于中子的探测,这是因为中子不带电荷,与介质相互作用时不能直接使介质电离。
中子与含氢物质中的氢原子核弹性碰撞,将氢原子核从分子中击出,称为反冲质子。
测量反冲质子在探测介质中的电离或激发就可以推断进入灵敏体积中的中子数量或(和)能量。
在核科学发展的早期曾用验电器探测带电粒子,这种方法就是利用射线所带的电荷。
因为验电器的灵敏度和准确度都很低,现在已经不用了。
但在加速器上,人们利用法拉第杯(Farady cup)检测荷电粒子束流强度。
射线在介质中损失的能量最终可以转化为热能。
利用量热计可以测量放射源的辐射功率,但灵敏度不高。
射线通过介质时,可以导致介质发生化学变化。
热探测器
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—§6-1
1 热探测器的一般原理
热探测器的一般原理
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热释电探测器
2 热释电探测器
§6-2
一热释电效应1.热释电材料
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2.热释电材料单畴极化
¡总的电极化矢量仍能保持下来。
s P v s P
v
¡,将在材料表面吸s P v
s
P v =s s P
v
3.热释电效应定义
¡s P v
4.热释电材料最高工作温度
¡T ↑ T ↑ ==Tc Tc(居里温度时),单畴极化强=¡¡s P
v
注意
因此,热释电器件不同于其他光电器件,在恒定辐射作用的情况下输出的信号电压为零。
只有在交变辐射的作用下才会有信号输出。
二热释电探测器的电路连接
三热释电探测器的工作原理分析1、热释电探测器的输出电流
2、热释电探测器的输出电压
L d L d R dt dT A R i V ÷øöçè
æ=´=g ¡
四热释电探测器的结构
六.常用的热释电探测器1. 硫酸三甘肽(TGS)晶体热释电器件
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¡2. 铌酸锶钡(SBN)¡3. 钽酸锂(LiTaO3)
¡4. 压电陶瓷热释电器件
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