致电离辐射探测学课件
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第三章 电离辐射探测方法页数:143
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致电离辐射探测学练习题页数:18
-
电离辐射学理论考题页数:4
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《致电离辐射探测学》练习题页数:18
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《致电离辐射探测学》练习题页数:18
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【清华大学工物系课件】电离辐射探测_工程硕士课程(1)-原子核物理的基本概念与知识
, ,
Penetration sheet of paper
Charge/Mass +2q/4mp no charge
–q/me or +q/me few mm metal several cm lead
此外，还有中子发射、质子发射、裂变等
24
of
58
原子核自发地发射各种射线的现象，称为放射 性。 能自发地发射各种射线的核素称为放射性核素， 也称为不稳定核素。 放射性现象与原子核的衰变密切相关。 原子核的衰变：
Nobel Prize for chemistry for his work in radioactivity”
其他主要贡献： 14 N 1H 17O 1919年，
1920年，预言中子存在。
4
of
58
培养了12位诺贝尔奖获奖者 （玻尔，查德威克„„）。
卢瑟福散射实验→原子的核式模型：
清华大学工程物理系工程硕士课程
Ionization Radiation Detection
辐 射 探 测 学
(1)
授课教师：李玉兰
2009.9.21～2008.11.9（7次）
of
58
§1.原子核物理的基本概念与知识
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 原子核的基本性质 原子核的放射性 什么是致电离辐射？ 一些必要的单位与定义 射线源
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2. 放射性的指数衰减规律
实验发现，放射性核素 Rn 放出一个 粒子，变 222 Po 成 218 ，而 86 Rn 的数目每4天减少一半。 84
222 86
27
of
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222Rn的衰变曲线
《核辐射与探测技术》课件
《核辐射与探测技术》 PPT课件
这个《核辐射与探测技术》PPT课件将带你了解核辐射的基本概念、辐射剂量 率的测量、辐射探测器的分类和特点、辐射安全控制、核事故的应对处理， 并分享学习心得和思考。
核辐射的基本概念
1 电离辐射
2 辐射源
了解不同类型的电离辐射，比如阿尔法、 贝塔和伽马射线。
探索核辐射的来源，如自然辐射和人为 辐射。
3 辐射相互作用
4 辐射的影响
研究辐射与物质之间的相互作用，如散 射和吸收。
了解辐射对生物和环境的影响，以及辐 射保护的重要性。
辐射剂量率及其测量
剂量率
解释剂量率的概念，并探 讨单位及其测量方法。
剂量计
介绍常见的剂量计类型， 如电离室和探针。
剂量测量技术
探索剂量测量的先进技术， 如闪烁体和核电子学。
3
辐射安全标准
介绍辐射安全标准的制定和实施。
核事故的应对处理
应急响应
探讨核事故发生时的应急响应程序和措施。
辐射监测
解释核事故后的辐射监测方法和相关技术。
核污染清理
介绍核污染清理的方法和技术。
食品和水源监测
讨论核事故后的食品和水源监测措施。
学习心得和思考
• 深入学习与核辐射和探测技术相关的论文和研究。 • 参加相关的学术会议和讲座，与其他专家交流经验。 • 自主实践，通过实验和模拟训练提升技术实力。
辐射探测器的分类和特点
盖革-穆勒计数管
了解盖革-穆勒计数管的原理和应用。
闪烁体探测器
探索闪烁体探测器的工作原理和优势。
半导体探测器
介绍半导体探测器在核辐射测量中的应用。
电离室
讨论电离室作为辐射测量标准的重要性。
辐射安全控制
这个《核辐射与探测技术》PPT课件将带你了解核辐射的基本概念、辐射剂量 率的测量、辐射探测器的分类和特点、辐射安全控制、核事故的应对处理， 并分享学习心得和思考。
核辐射的基本概念
1 电离辐射
2 辐射源
了解不同类型的电离辐射，比如阿尔法、 贝塔和伽马射线。
探索核辐射的来源，如自然辐射和人为 辐射。
3 辐射相互作用
4 辐射的影响
研究辐射与物质之间的相互作用，如散 射和吸收。
了解辐射对生物和环境的影响，以及辐 射保护的重要性。
辐射剂量率及其测量
剂量率
解释剂量率的概念，并探 讨单位及其测量方法。
剂量计
介绍常见的剂量计类型， 如电离室和探针。
剂量测量技术
探索剂量测量的先进技术， 如闪烁体和核电子学。
3
辐射安全标准
介绍辐射安全标准的制定和实施。
核事故的应对处理
应急响应
探讨核事故发生时的应急响应程序和措施。
辐射监测
解释核事故后的辐射监测方法和相关技术。
核污染清理
介绍核污染清理的方法和技术。
食品和水源监测
讨论核事故后的食品和水源监测措施。
学习心得和思考
• 深入学习与核辐射和探测技术相关的论文和研究。 • 参加相关的学术会议和讲座，与其他专家交流经验。 • 自主实践，通过实验和模拟训练提升技术实力。
辐射探测器的分类和特点
盖革-穆勒计数管
了解盖革-穆勒计数管的原理和应用。
闪烁体探测器
探索闪烁体探测器的工作原理和优势。
半导体探测器
介绍半导体探测器在核辐射测量中的应用。
电离室
讨论电离室作为辐射测量标准的重要性。
辐射安全控制
探测射线的方法和放射性的应用与防护ppt课件
过程，称为核反应。
2021精选ppt
12
2．原子核的人工转变 (1)1919 年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发 现了质子，核反应方程是 174N＋42He―→___1_87O___＋11H。 (2)查德威克发现了中子，核反应方程是 49Be＋42He―→___1_62C____＋01n。 3．遵循规律：_质__量__数___守恒，__电__荷__数__守恒。
2021精选ppt
15
(2)防护 辐射防护的基本方法有__时__间__防护、距离、__屏__蔽__防护。 要防止放射性物质对_水__源__、__空__气___、用具、_工__作__场__所____的污 染，要防止射线__过__多__地__长__时__间____照射人体。
2021精选ppt
16
重点难点突破
2021精选ppt
29
3．放射性同位素的主要应用 (1)利用它的射线 ①利用放出的γ射线检查金属部件是否存在砂眼、裂痕 等，即利用γ射线进行探伤。 ②利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系， 可用它来检查各种产品的厚度和密封容器中的液体的高度 等，从而实现自动控制。
2021精选ppt
30
③利用放射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除 去化纤、纺织品上的静电。
2021精选ppt
41
完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现
质子、中子和正电子的( )
A.150B＋42He―→137N＋( )
B.94Be＋( )―→162C＋01n
C.2173Al＋(
)―→2172Mg＋11H
2021精选ppt
42
D.174N＋24He―→187O＋( )
E.23982U―→29304Th＋(
2021精选ppt
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2．原子核的人工转变 (1)1919 年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发 现了质子，核反应方程是 174N＋42He―→___1_87O___＋11H。 (2)查德威克发现了中子，核反应方程是 49Be＋42He―→___1_62C____＋01n。 3．遵循规律：_质__量__数___守恒，__电__荷__数__守恒。
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(2)防护 辐射防护的基本方法有__时__间__防护、距离、__屏__蔽__防护。 要防止放射性物质对_水__源__、__空__气___、用具、_工__作__场__所____的污 染，要防止射线__过__多__地__长__时__间____照射人体。
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重点难点突破
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3．放射性同位素的主要应用 (1)利用它的射线 ①利用放出的γ射线检查金属部件是否存在砂眼、裂痕 等，即利用γ射线进行探伤。 ②利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系， 可用它来检查各种产品的厚度和密封容器中的液体的高度 等，从而实现自动控制。
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30
③利用放射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除 去化纤、纺织品上的静电。
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完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现
质子、中子和正电子的( )
A.150B＋42He―→137N＋( )
B.94Be＋( )―→162C＋01n
C.2173Al＋(
)―→2172Mg＋11H
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D.174N＋24He―→187O＋( )
E.23982U―→29304Th＋(
【清华大学工物系课件】电离辐射探测_工程硕士课程(5)_1闪烁探测器
n (t ) nf
f
e
t f
s
ns
e
t s
与delayed fluorescence有关
对有机闪烁体 ns ( ) ns (e) n f ( ) n f (e) 对一些无机闪烁体 ns ( ) ns (e) n f ( ) n f (e)
不同类型辐射激发时stilbene 晶体的发光衰减曲线
e
导带 激带 禁带
纯离子晶体：
退激发出的光子容易被 晶体自吸收，传输出的 光子少； 禁带宽度大，退激发光 在紫外范围，光阴极不 响应。
h
12/112
价带
在晶体中掺杂，叫做 激活剂(activator)，含 量103量级。
杂质形成特殊晶格点， 并在禁带中形成局部 能级。
原子受激产生的电子-空穴迁移到杂质能量的激发态和基态上， 使杂质原子处于激发态。形成发光中心或复合中心 (luminescence centers or recombination centers)
④ 光电子的倍增
——信号的放大
电子运动在PTM的打拿极间运动并倍增（107~1010）。
⑤ 流经外回路
6/112
——信号的形成
决定工作状态：电流、电压？
§5.1 闪烁探测器的基本原理
√
§5.2 闪烁体
§5.3 光的收集与光导 §5.4 光电倍增管 §5.5 闪烁探测器的输出信号 §5.6 闪烁探测器的主要性能
4/112
5/112
闪烁探测器的工作过程
① 射线沉积能量 ——决定探测效率
γ射线的三种效应，中子的核反应，或者带电粒子直接入射
② 电离产生荧光
——影响能量分辨率
快电子（重离子）使闪烁体原子电离或激发，受激原子退激 而发出波长在可见光波段的荧光。
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与delayed fluorescence有关
对有机闪烁体 ns ( ) ns (e) n f ( ) n f (e) 对一些无机闪烁体 ns ( ) ns (e) n f ( ) n f (e)
不同类型辐射激发时stilbene 晶体的发光衰减曲线
e
导带 激带 禁带
纯离子晶体：
退激发出的光子容易被 晶体自吸收，传输出的 光子少； 禁带宽度大，退激发光 在紫外范围，光阴极不 响应。
h
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价带
在晶体中掺杂，叫做 激活剂(activator)，含 量103量级。
杂质形成特殊晶格点， 并在禁带中形成局部 能级。
原子受激产生的电子-空穴迁移到杂质能量的激发态和基态上， 使杂质原子处于激发态。形成发光中心或复合中心 (luminescence centers or recombination centers)
④ 光电子的倍增
——信号的放大
电子运动在PTM的打拿极间运动并倍增（107~1010）。
⑤ 流经外回路
6/112
——信号的形成
决定工作状态：电流、电压？
§5.1 闪烁探测器的基本原理
√
§5.2 闪烁体
§5.3 光的收集与光导 §5.4 光电倍增管 §5.5 闪烁探测器的输出信号 §5.6 闪烁探测器的主要性能
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闪烁探测器的工作过程
① 射线沉积能量 ——决定探测效率
γ射线的三种效应，中子的核反应，或者带电粒子直接入射
② 电离产生荧光
——影响能量分辨率
快电子（重离子）使闪烁体原子电离或激发，受激原子退激 而发出波长在可见光波段的荧光。
《电离辐射监测》课件
感谢观看
2023
《电离辐射监测》 ppt课件
REPORTING
2023
目录
• 电离辐射概述 • 电离辐射监测方法 • 电离辐射监测仪器 • 电离辐射监测标准与法规 • 电离辐射监测实践与应用
2023
PART 01
电离辐射概述
REPORTING
电离辐射的定义
定义
电离辐射是一种能够使物质发生 电离现象的辐射，其具有足够的 能量使原子或分子的电子脱离， 从而产生带正负电荷的离子。
该法规定了电离辐射监测的职责、权限、程序和法律责任等内容，是开展电离 辐射监测工作的法律依据。
放射性物质安全监督管理条例
该条例对电离辐射监测的设备、技术、人员和数据管理等方面提出了明确要求 ，以确保监测工作的准确性和可靠性。
地方电离辐射监测规定
各省市放射性污染防治办法
各省市根据国家和地方实际情况，制定和实施符合本地特色的电离辐射监测规定 ，以确保本地区的电离辐射环境安全。
电离辐射还可能对社会产生影响，如 核事故可能导致大规模的人员伤亡和 社会恐慌。
环境影响
电离辐射对环境的影响主要表现在放 射性物质的排放和扩散，可能对土壤 、水源和生态系统造成长期污染。
2023
PART 02
电离辐射监测方法
REPORTING
直接测量法
01
直接测量法是通过直接测量电离 辐射的物理量，如能量、剂量等 ，来评估辐射水平的方法。
台式电离辐射监测仪
固定安装，适用于连续监测和定点监测。
特殊用途电离辐射监测仪
如航空监测仪、地下水监测仪等，适用于特定环境和应用。
监测仪器的选择
01
02
03
根据监测目的选择
2023
《电离辐射监测》 ppt课件
REPORTING
2023
目录
• 电离辐射概述 • 电离辐射监测方法 • 电离辐射监测仪器 • 电离辐射监测标准与法规 • 电离辐射监测实践与应用
2023
PART 01
电离辐射概述
REPORTING
电离辐射的定义
定义
电离辐射是一种能够使物质发生 电离现象的辐射，其具有足够的 能量使原子或分子的电子脱离， 从而产生带正负电荷的离子。
该法规定了电离辐射监测的职责、权限、程序和法律责任等内容，是开展电离 辐射监测工作的法律依据。
放射性物质安全监督管理条例
该条例对电离辐射监测的设备、技术、人员和数据管理等方面提出了明确要求 ，以确保监测工作的准确性和可靠性。
地方电离辐射监测规定
各省市放射性污染防治办法
各省市根据国家和地方实际情况，制定和实施符合本地特色的电离辐射监测规定 ，以确保本地区的电离辐射环境安全。
电离辐射还可能对社会产生影响，如 核事故可能导致大规模的人员伤亡和 社会恐慌。
环境影响
电离辐射对环境的影响主要表现在放 射性物质的排放和扩散，可能对土壤 、水源和生态系统造成长期污染。
2023
PART 02
电离辐射监测方法
REPORTING
直接测量法
01
直接测量法是通过直接测量电离 辐射的物理量，如能量、剂量等 ，来评估辐射水平的方法。
台式电离辐射监测仪
固定安装，适用于连续监测和定点监测。
特殊用途电离辐射监测仪
如航空监测仪、地下水监测仪等，适用于特定环境和应用。
监测仪器的选择
01
02
03
根据监测目的选择
《电离辐射剂量学》课件
监测频次
根据核电站的运行状况和环境条件，制定合理的监测频次，以确保及时 发现异常情况并进行处理。
03
数据处理与分析
对监测数据进行处理和分析，提取有用的信息，评估核电站对周围环境
的辐射影响程度，为环境保护和公众健康提供科学依据。
核废料处理与处置中的辐射监测
监测方法
利用电离辐射剂量仪器对废料的放射性进行测量，包括废料的表面污染、放射性物质的释 放等。同时，还需要对废料处理设施的周围环境进行监测，以确保环境安全。
的职业健康等方面。
剂量学在核医学中的应用包 括药物剂量计算、辐射安全 评估和设备性能监测等方面
。
通过精确的剂量学研究和应 用，可以提高核医学的诊断 准确性和治疗效果，降低辐
射风险。
01
02
03
04
05
05
电离辐射剂量学在环境监 测中的应用
核电站周围环境的辐射监测
01 02
监测方法
通过设置监测站点，利用电离辐射剂量仪器测量周围环境的辐射水平， 包括空气、土壤、水体等。同时，还需要对生物样品进行监测，以评估 放射性物质对生态的影响。
表示电离辐射在物质中沉积的能量 ，单位是焦耳每千克（J/kg）。
照射量
表示电离辐射与空气相互作用产生 的电离效应，单位是库仑每千克（
C/kg）。
剂量当量
综合考虑了生物效应和辐射类型， 表示生物组织受到的伤害程度，单 位是希沃特每千克（Sv/kg）。
量纲
吸收剂量、照射量、剂量当量的量 纲分别是能量、电荷、时间。
优点
间接测量法适用于某些特定条件下，如低剂量率、 低能量辐射等，可以提供更全面的辐射信息。
应用场景
在环境辐射监测、核安全评估等领域有广泛 应用。
根据核电站的运行状况和环境条件，制定合理的监测频次，以确保及时 发现异常情况并进行处理。
03
数据处理与分析
对监测数据进行处理和分析，提取有用的信息，评估核电站对周围环境
的辐射影响程度，为环境保护和公众健康提供科学依据。
核废料处理与处置中的辐射监测
监测方法
利用电离辐射剂量仪器对废料的放射性进行测量，包括废料的表面污染、放射性物质的释 放等。同时，还需要对废料处理设施的周围环境进行监测，以确保环境安全。
的职业健康等方面。
剂量学在核医学中的应用包 括药物剂量计算、辐射安全 评估和设备性能监测等方面
。
通过精确的剂量学研究和应 用，可以提高核医学的诊断 准确性和治疗效果，降低辐
射风险。
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电离辐射剂量学在环境监 测中的应用
核电站周围环境的辐射监测
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监测方法
通过设置监测站点，利用电离辐射剂量仪器测量周围环境的辐射水平， 包括空气、土壤、水体等。同时，还需要对生物样品进行监测，以评估 放射性物质对生态的影响。
表示电离辐射在物质中沉积的能量 ，单位是焦耳每千克（J/kg）。
照射量
表示电离辐射与空气相互作用产生 的电离效应，单位是库仑每千克（
C/kg）。
剂量当量
综合考虑了生物效应和辐射类型， 表示生物组织受到的伤害程度，单 位是希沃特每千克（Sv/kg）。
量纲
吸收剂量、照射量、剂量当量的量 纲分别是能量、电荷、时间。
优点
间接测量法适用于某些特定条件下，如低剂量率、 低能量辐射等，可以提供更全面的辐射信息。
应用场景
在环境辐射监测、核安全评估等领域有广泛 应用。
《探测射线的方法、 放射性的应用与防护》人教版高二物理选修3-5PPT课件
在云室里做卢瑟福实验，还可以根据径迹了解整个人工转变的过程．英国物理 学家布拉凯特在所拍摄的两万多张照片的40多万条α粒子径迹中，发现了８条 产生分叉的记录。
四、核反应
分叉情况表明，α粒子击中氮核后，生成一 个新核，同时放出质子。新核的电量大质 量大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大， 电量小，故径迹细而长。
威耳逊
一、威耳逊云室
（1）α射线在云室中的径迹：直而粗
原因：α粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿涂产生 的粒子多
（2）ß射线在云室中的径迹：比较细，而且
常常弯曲
原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领 小，沿途产生的离子少
（3） 粒子的电离本领很小，在云室中一 般看不到它的路径。
一、威耳逊云室
径
迹
（4）体积有限，而且甚为昂贵。
二、气泡室——高能物理实验的最风行的探测设备
3.教材中图19.3－3为粒子经 过气泡室时的径迹照片，人 们根据照片上记录的情况， 可以分析出粒子的带电性质、 动量、能量等情况。
粒子径迹为螺旋，根据磁场方向和偏转方向确定粒子带电性质，半径逐渐减小， 故速度、动量、能量逐渐减小。
二、气泡室——高能物理实验的最风行的探测设备
1.原理： 气泡室里是液体，控制室内温度和压强，当气 泡室压强突然降低时，液体沸点降低液体过热， 在通过室内射线粒子周围就有气泡形成。通过 照片，可以分析粒子的带电、动量、能量等情 况。
二、气泡室——高能物理实验的最风行的探测设备
液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状 态，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液 体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而 以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径 留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带 电粒子轨迹的底片。
四、核反应
分叉情况表明，α粒子击中氮核后，生成一 个新核，同时放出质子。新核的电量大质 量大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大， 电量小，故径迹细而长。
威耳逊
一、威耳逊云室
（1）α射线在云室中的径迹：直而粗
原因：α粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿涂产生 的粒子多
（2）ß射线在云室中的径迹：比较细，而且
常常弯曲
原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领 小，沿途产生的离子少
（3） 粒子的电离本领很小，在云室中一 般看不到它的路径。
一、威耳逊云室
径
迹
（4）体积有限，而且甚为昂贵。
二、气泡室——高能物理实验的最风行的探测设备
3.教材中图19.3－3为粒子经 过气泡室时的径迹照片，人 们根据照片上记录的情况， 可以分析出粒子的带电性质、 动量、能量等情况。
粒子径迹为螺旋，根据磁场方向和偏转方向确定粒子带电性质，半径逐渐减小， 故速度、动量、能量逐渐减小。
二、气泡室——高能物理实验的最风行的探测设备
1.原理： 气泡室里是液体，控制室内温度和压强，当气 泡室压强突然降低时，液体沸点降低液体过热， 在通过室内射线粒子周围就有气泡形成。通过 照片，可以分析粒子的带电、动量、能量等情 况。
二、气泡室——高能物理实验的最风行的探测设备
液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状 态，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液 体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而 以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径 留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带 电粒子轨迹的底片。
(最新整理)【清华大学工物系课件】电离辐射探测_工程硕士课程(6)半导体探测器
与应用 §6.7 其它半导体探测器
29
§6.3 P-N结型半导体探测器
一． 工作原理 二． P-N结型半导体探测器的类型 三． 输出信号 四． P-N结型半导体探测器的性能与应用
10－3
1800
10－3
1.8
1.5×104
10－3
15
560
10－8
5×10－6
3×104
6×10－8
2×10－3
103
7×10－7
7×10－4
50
10－8
5×10－7
100
2×10－6
2×10－4
80
10－6
8×10－5
4
10－5
4×10－5
IVl S10501.10c0m V1cm20.01A
与应用 §6.7 其它半导体探测器
22
§6.2 均匀型半导体探测器
一． 带电粒子与半导体晶体的相互作用 二． 均匀型半导体探测器的工作原理及性能
23
一. 带电粒子与半导体晶体的相互作用
带电粒子与晶体中的电子相互作用，迅速损失能量。
电子由价带（满带）进入导带： ➢可以从最高价带（第一价带）进入最低导带（第一导带） ➢也可以是从更深的满带激发到更高的导带中。 ➢～10-12s，电子降至第一导带，空穴上升至第一价带。 ➢或者是产生δ电子，继续电离
复合(recombination)：
(deep impurities)可以捕获电 子和空穴，导致复合(4b5a)， 比直接复合(1b)要容易
使得载流子减少！
19
载流子的漂移长度： LE
半导体探测器需要载流子的漂移长度大 于灵敏体积的长度。
通过补偿，半导体材料的电阻率可以提 高到与本真材料相同，但载流子寿命大 大降低
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§6.3 P-N结型半导体探测器
一． 工作原理 二． P-N结型半导体探测器的类型 三． 输出信号 四． P-N结型半导体探测器的性能与应用
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10－5
4×10－5
IVl S10501.10c0m V1cm20.01A
与应用 §6.7 其它半导体探测器
22
§6.2 均匀型半导体探测器
一． 带电粒子与半导体晶体的相互作用 二． 均匀型半导体探测器的工作原理及性能
23
一. 带电粒子与半导体晶体的相互作用
带电粒子与晶体中的电子相互作用，迅速损失能量。
电子由价带（满带）进入导带： ➢可以从最高价带（第一价带）进入最低导带（第一导带） ➢也可以是从更深的满带激发到更高的导带中。 ➢～10-12s，电子降至第一导带，空穴上升至第一价带。 ➢或者是产生δ电子，继续电离
复合(recombination)：
(deep impurities)可以捕获电 子和空穴，导致复合(4b5a)， 比直接复合(1b)要容易
使得载流子减少！
19
载流子的漂移长度： LE
半导体探测器需要载流子的漂移长度大 于灵敏体积的长度。
通过补偿，半导体材料的电阻率可以提 高到与本真材料相同，但载流子寿命大 大降低
【清华大学工物系课件】电离辐射探测_工程硕士课程(2)-射线与物质的相互作用
只是：
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2m0v 2 B Z ln I
考虑相对论与其它修正因子，可得到重带电粒子电离能量 损失率的精确表达式，称为Bethe-Block公式：
. . . 入射粒子电荷数
重带 电粒 子在 物质 中能 量的 损失 规律
|
Bethe
4πz e dE NB 2 m0v dx ion
靶物质原子 的原子序数
靶物质平均等效 电离电位
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3) Bethe 公式的讨论
Sion
4πz 2e4 dE NB 2 m0v dx ion
(1)、 Sion 与带电粒子的质量M无关，而仅与其速度v和 电荷数z有关。
Bethe
公式 的含 义
2 S z (2)、 ion 与带电粒子的电荷z为2次方的关系；
碰撞过程。
②辐射损失－带电粒子与靶原子核的非弹性碰撞过程。
③ 带电粒子与靶原子核的弹性碰撞。 ④ 带电粒子与核外电子弹性碰撞。 其中，前两种是主要的：
电离损失、辐射损失
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(1) 电离损失——与核外电子的非弹性碰撞过程
入射带电粒子与靶原子的核外电子通过库仑力作用，使电子获 得能量而引起原子的电离或激发。
随着它在吸收体内损耗能量而减小，与、质子不同。 原因：在损耗能量降低速度的同时也俘获电子使自 身的z不断减小。 4πz 2e4 dE NB 2 m0v dx ion
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§2.1 概论
§2.2 重带电粒子与物质的相互作用
√
§2.3 快电子与物质的相互作用 §2.4 γ 射线与物质的相互作用 §2.5 中子与物质的相互作用
电离辐射防护与监测课件
电离辐射监测仪器与设备
便携式与固定式
电离辐射监测设备可分为便携式和固 定式两种类型。便携式设备便于携带 和移动，适用于现场监测和应急响应 。固定式设备则安装在特定位置，用 于长期连续监测。
电离辐射监测方法与流程
直接测量与间接测量
VS
电离辐射监测方法包括直接测量和间 接测量。直接测量是通过直接接触或 靠近电离辐射源进行测量，而间接测 量则是通过测量电离辐射在物质中产 生的次级效应进行测量。
电离辐射监测数据分析与应用
数据应用于决策支持
电离辐射监测数据可用于决策支持，为政府机构、企业单位 和个人提供科学依据。例如，在核设施选址、放射性废物处 理、公众健康保护等方面，电离辐射监测数据都是重要的决 策依据。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
04
电离辐射安全管理与案例分析
电离辐射安全管理规定与要求
制定电离辐射安全管理制度
建立完善的电离辐射安全管理制度，明确各 级人员的职责和操作规程。
培训与教育
对工作人员进行电离辐射安全培训和教育， 提高安全意识和操作技能。
实施辐射监测
定期对工作场所进行辐射监测，确保辐射水 平符合国家标准和规定。
应急预案与演练
制定电离辐射事故应急预案，定期进行演练 ，确保应对突发事件的能力。
强化培训与教育
提高相关人员的专业素养 和技能水平，加强公众对 电离辐射的认知。
加大投入与研发
增加对电离辐射防护与监 测技术研发的投入，鼓励 创新。
未来电离辐射防护与监测研究重点
新型监测技术
研究新型的电离辐射监测技术， 提高监测效率和准确性。
跨界融合
探索电离辐射与其他环境因素（如 气象、地质等）的关联性研究。
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在P型半导体中
p Na
1 1 p = ep p eNa p
利用（5.6）和（5.8）式，分别对N型和P型材料可 得 1
dn 2n nV0
2
5.9a
d p 2 p pV0
1
2
5.9b
第五章 半导体探测器
室温下 对Si r 12 对Ge r 16 r 0 0 8.85 1012 F m n 1350 cm 2 V s p 480 cm 2 V s 代入 （5.9a）和 （5.9b）得
Eg1 eV Acceptor states
Valence band
Valence band
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器 第二节 PN结的性质(5.1)
第五章 半导体探测器
在结区空间电荷密度为：
x Nd p
5.7
第五章 半导体探测器
在N型材料中 n
Nd
n p, 其电子率 1 1 5.8a en eN d n
p n, 其电阻率 1 1 5.8b ep p eN a p
1 1 n = enn eN d n
由于载流子的运动，在载流子的收集过程中感应信号
•不同点： 固态计数器有较高的密度（dE/dx）
小的电离能
较高的迁移率 两种类型的载流子都快
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器
第一节 半导体探测器的基本原理
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器
p and n type semiconductor
12
第五章 半导体探测器
利用(5.10a)和(5.10b)对硅探测器
A 1mm
2 1 2 1 2
Cd ' 2.1 nVB
pf/mm 2 pf/mm 2
Cd '' 3.5 pVB
N型 P型
第五章 半导体探测器
五、PN结的漏电流 1.结区内部产生的体电流 理论计算得出，结区内单位面积的体电流 eni ib d 5.12 2 在硅中 ni 1.5 1010 cm3 ，若为N型硅则
ib 6 10
14
nVB /
12
5.13
2.表面漏电流 3.少数载流子扩散电流
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器
第五章 半导体探测器
六十年代发展起来的，其探测介质是半导体材料
优点 （1）能量分辨率高 （2）线性范围宽 （3）金硅面垒或PN型探测器：输出脉冲上升时间快（毫微 秒） 体积小 缺点： 辐射后性能变坏 温度效应
第五章 半导体探测器
n-type (valence 5 impurity) Si Si Si P Si Si p-type (valence 3 impurity) Si Si Si Si B Si Si Si Si
Si
Si
Si
Conduction band Donor states Eg1 eV
Conduction band
Si和Ge半导体探测器作为“黄金标准”应用在电子和伽 玛射线的谱学测量中 为什么？
非常高的能量分辨率（很小的能量产生电子—空穴对） 高的密度（相对与气体） 很好的载流子收集特性 优良的时间特性
第五章 半导体探测器
半导体探测器与气体探测器的比较
•基本工作原理非常类似
电离探测器材料的原子---产生正、负载流子 外电场漂移、输运和收集电荷载流子
d1 0.5( nV0 ) m
1/ 2
d 2 0.3( pV0 ) m
1/ 2
第五章 半导体探测器
三、PN结的反向偏压
第五章 半导体探测器
四、PN结的电容 dQ 结电容： Cd dV 结区内空间电荷分布：
Q Ad n d Ad n eN d
利用(5.6a)
2VB 12 Q A eN d A 2 eN dVB eN d dQ A Cd 5.11 dV dn
当 0 x d1 当 -d 2 x 0
. 51
由于总电荷应为零，故有
d1 Nd d2 Na
5.2
第五章 半导体探测器
一、结区的电场分布 泊松方程： 2
d V x x 2 dx
5.3
对（5.3）式积分可得两区的电场分布
eN d d12 V0 = 2
结区的宽度：
1 2
5.5
1
2 v0 2V0 2 dn d eN d 以P型硅为基体的半导体探测器的结区宽度
2V0 2 dp eN d 半导体材料的电阻率
1
5.6a
dV x eN d E x d1 x dx 当x 0
5.4a
dV x eN a E x x d2 dx 当x 0
5.4b
第五章 半导体探测器
二、结区的宽度 对（5.4a）式积分可以得到势垒高度：