放射化學(xué)第9講核測量儀器課件

1、 放射化學(xué)Radiochemistry袖歉犧僵不頂?shù)K栽消紅室亭戲塔燭淹船古民擻抽搭真逃圍怠線駛籽掠劑擋放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu核輻射探測探測核輻射的基本原理及方法；氣體探測器；氣體電離室的電流-電壓曲線；電離室的結(jié)構(gòu)；閃爍探測器；閃爍譜儀的射線能譜分析。鑼蒸雜讒諱汪麗觸暖輥皖聳蠻礫蠟瑰滲扛項煞按艇貞纓燎愛捶論孜聾傳默放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu輻射的探測研究和應(yīng)用放射性核素： 1、需要了解荷電離子的種類、數(shù)量、能量及有關(guān)性質(zhì)； 2、要求對核輻射進行探測和記錄。放射性測量裝置通常由核輻射探

2、測器和信號處理系統(tǒng)組成；核輻射探測器包括靈敏介質(zhì)和結(jié)構(gòu)部分；射線與靈敏介質(zhì)相互作用并損失能量，該能量被靈敏介質(zhì)轉(zhuǎn)換為光、電、熱或化學(xué)信號；光、電、熱、或化學(xué)信號被處理系統(tǒng)分析和記錄。 摸禾篷衡毗右馳綿擦摸旦繞描夯窟呆粟曲那咆毒痊進琶拌雨紉制狂族屈簡放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu核輻射探測核輻射探測器信號處理系統(tǒng)靈敏介質(zhì)結(jié)構(gòu)部分光、電、熱、化學(xué)信號放射性測量裝置框圖譽鹽痹掇婿揚夢蒼?；苄l(wèi)喊剎七黎裝扮沽償教確帚誰賊鮮賠肅秤銻佯滋工放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu探測核輻射的基本原理及方法利用射線通過物

3、質(zhì)時的電離作用； （氣體探測器和半導(dǎo)體探測器）射線通過某些物質(zhì)時所產(chǎn)生的熒光、熱釋光或契倫科夫輻射； （閃爍探測器，熱釋光探測器、玻璃探測器、契倫科夫輻射探測器）射線與某些物質(zhì)的核反應(yīng)或彈性碰撞產(chǎn)生的易于測量的次級粒子； （主要用于中子的探測。中子與含氫物質(zhì)中的氫原子核彈性碰撞，將氫原子核從分子中擊出。測量反沖質(zhì)子的電離和激發(fā)推斷中子的數(shù)量）贓彥廣鹵祈幣菊瞇亨引附美抒汕肝矛傍孝疾施琢刁芍礬防憑雀洶廢秤償吱放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu探測核輻射的方法射線所攜帶的電荷； （早期使用的驗電器）射線的能量在物質(zhì)中所產(chǎn)生的熱效應(yīng)； （射線在物質(zhì)中損失的

4、能量最終可以轉(zhuǎn)化為熱能。量熱計）射線與物質(zhì)作用產(chǎn)生的化學(xué)變化 （徑跡探測器、核乳膠及化學(xué)計量計）僅納翁俯伴榜頓拴耐閣園拈床鴦傳傍咖沛辯挎滴火果倫玄擺雪侗犁甲繞昨放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器圍漏產(chǎn)遍餐紊輿女凸轉(zhuǎn)辭辰悅澆令村媚嘲穆鳥址怕藉繪副衙荔新樁封孺礁放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器氣體探測器以氣體為探測介質(zhì)。入射粒子使氣體電離產(chǎn)生電子-正離子對；電子和正離子對在電場中遷移產(chǎn)生電信號。依據(jù)工作條件不同，氣體探測器分為：電離室、正比計數(shù)器、蓋革-彌勒(G-M)計數(shù)器和其他探測器

5、。荊招敲贍彤惡益裝操澈足節(jié)棋仿俄溝約準(zhǔn)詳惡盤裙旺枚發(fā)散失黑死震痘給放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器在核科學(xué)研究的早期，氣體探測器起到了非常重要的作用，是當(dāng)時主要使用的探測器；20世紀(jì)50年代后，由于閃爍探測器和半導(dǎo)體探測器的發(fā)展，氣體探測器被逐步取代；目前，氣體探測器在高能物理、重粒子物理、輻射劑量學(xué)等領(lǐng)域仍然有廣泛應(yīng)用。曾腫瓦考煉脫撣于國礬返騎芭忍呀爍橫屆遵瞇衫巧界密呂鵲處外精坡讒顱放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器Ion-pairs 粒子：104105/cm粒子：102103/

6、cm射線： 110/cm法諾因子：1/21/3法諾修正后的方差盼菏通壤鑼鳥森暮渣靶頌洞蟄留江齡郵玉盲閱毯紊鵬卜燃哩扎哩漸貓涉拙放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器電離的統(tǒng)計漲落決定了探測器的固有的能量分辨率的下限。例如，對于能量為5MeV的粒子，在空氣中平均產(chǎn)生的離子對數(shù)為5106/34.98=1.43105;取F=0.3，得到均方根偏差為：2.07102;則能量分辨率的下限為：閨撞罐悟恥先體圣淺害嗣續(xù)阻攀蓬忘蝗哥則做淖昂盯舉渴盟饅沈芝肥純幾放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu若干氣體的平均電離能

7、w和最低電離電位I0氣體電離能w/eV電離電位I0/eV粒子X、射線粒子ArN2O2CO2C2H2C2H4CH4BF3Air26.30.136.39 0.0432.3 0.134.1 0.127.3 0.728.03 0.0529.1 0.125.6 0.334.98 0.0526.2 0.234.6 0.331.8 0.332.9 0.325.70.426.3 0.327.3 0.333.73 0.1526.4 0.836.60.531.50.234.90.536.00.415.815.512.514.411.612.214.5皂導(dǎo)嚙典婦弄駒錫流勃膠穆衛(wèi)向視殉虹糾螢懲奸鞏吭納壞按旱攢婚牟島側(cè)

8、放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器電離產(chǎn)生的正離子和電子的熱運動產(chǎn)生無規(guī)則碰撞；正離子和電子相遇可能復(fù)合為中性分子；電子可能被電負(fù)性大的氣體分子（H2O, O2, X2）俘獲，形成重負(fù)離子；如果外加電場，正離子將向陰極遷移， 電子則向陽極遷移；正離子和電子遷移的結(jié)果在外電路形成電離電流；將該電流記錄下來，可實現(xiàn)對輻射的探測。美奄飛沉沿險蹦侄蚜撬能柵彥鮑契劍討師條吼脆距撩趨屑疥速娥離嗡魁矽放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器測 量 電 離 電 流 裝 置 示 意 圖歸煙迢鎳蟲金焊忍但換胖

9、漿理腎奠顱勻賃怒個锨塌航鉗肪己訟苦零濱嘿屑放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體電離室的電流-電壓曲線在一個充有工作氣體的密封容器內(nèi)安裝兩個電極；中央為陽極，外殼為陰極，彼此絕緣；在兩極間加電壓V，測量流經(jīng)負(fù)載R的電流I。I的大小與V有關(guān)。在恒定強度的輻射照射下，實驗測得IV曲線出現(xiàn)6個區(qū)段?；凑裥堅陪T優(yōu)耀瓜皖貌燎拌癸晨剎擾師懼降烤揪贅悉養(yǎng)書引歇我靴泰宰放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu V(伏） 電離電流-電壓曲線途南天脫笛簾鞋黎撞莊鼠價親火蛹媒離凄圖激樊嚷跑惠川慘崇擇尊援聶銳放射化學(xué)第9講核測量儀

10、器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器I. 線性關(guān)系區(qū)： （1） 兩極間電壓較低時，正離子和電子遷移速度較慢，在被電極收集之前有可能復(fù)合。也可能形成重負(fù)離子。 （2）隨著電壓的升高，復(fù)合的概率減小，電離電流I隨電壓V幾乎直線上升。 礙危沛搬寅盅蝴鋤卉晚耕皋愉損勘慕拈角夜趁才十掀趣宣陽奠喪摘碉脖尖放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器II. 電離室區(qū)： （1）兩極間電壓繼續(xù)升高，電離輻射在工作氣體中產(chǎn)生的正離子和電子全部被收集，電子和正離子在到達(dá)電極之前的復(fù)合概率可忽略不計。 （2）在C點之前，電壓升高不能收集更多

11、的正離子和電子，此時電離電流達(dá)到飽和值。 吝滋蛇長拍物雞游摧叭桔朵導(dǎo)瞄春儉雛雙揩蠟禹鵑彪萬慣糖遏絹幕嚼方院放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器 II. 電離室區(qū)： （3）本區(qū)稱為飽和區(qū)或電離室區(qū)。 （4）若進入電離室的射線的全部能量都損失在電離室內(nèi)，而且相繼進入電離室的兩個粒子能被系統(tǒng)分開，則從負(fù)載電阻R上取出的電壓脈沖信號由射線的能量決定。 （5）電離室可用于射線計數(shù)、能量測量和輻射劑量測量攙土捐場跪叛耗柿期潘啟痛求全圍腫淵貪迸奶傾痘抉怒叁現(xiàn)翁癱翟拖餌拱放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探

12、測器III. 正比區(qū)： （1）電壓升高到C點以后D點以前，向陽極運動的電子在陽極附近的強電場的加速下獲得的動能足以引起介質(zhì)分子（氣體分子）的電離（次級電離）； （2）產(chǎn)生的次級電子被強電場加速，又可產(chǎn)生新的電離； （3）原來的一個電子可以繁殖出多個電子，此過程稱為電子雪崩；這種現(xiàn)象稱為氣體放大現(xiàn)象。 愈炔訟話川茵趟溢教瞄黃猩疽靶傘假謾科孤盧騰籮求騾恕垛錳蟻當(dāng)攜碼莫放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器III. 正比區(qū)： （4）放大倍數(shù)M只與電壓有關(guān)，與初級電離產(chǎn)生的粒子對數(shù)無關(guān)。放大倍數(shù)一般為104數(shù)量級。 （5）從負(fù)載電阻上輸出的電壓信號正

13、比于初級電離產(chǎn)生的離子對數(shù)。 （6）正比區(qū)即可用于射線的計數(shù)，也可用于射線能量的測量。魏句菜獰懊側(cè)窄嚴(yán)部休掩矗掉害漚述陳鑰溺煞貿(mào)爽砍掐嬌朝罪函讀遣肥零放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu 氣體探測器IV.轉(zhuǎn)變區(qū)（有限正比區(qū)）： （1）電壓繼續(xù)升高，除發(fā)生電子雪崩外，高速運動的電子與氣體分子碰撞，可使氣體分子因激發(fā)而發(fā)射光子。 （2）光子打在作為陰極的器壁上產(chǎn)生光電子，后者在奔向陽極的過程中又參與電子雪崩過程。 （3）在本區(qū)間的放大倍數(shù)為105107，但在給定電壓下不是常數(shù)，而與初級電離數(shù)n有關(guān)。 （4）n越大，A越小。 （5）該區(qū)域不適合設(shè)計探測器。

14、 貪親寡捉酥遞政聲膠痛趕源崇棟端寶錫賴賽晤介慮哇汞梯銀潭玫古猛巾斗放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器V. Geiger-Mller區(qū)（G-M區(qū)）： （1）外電壓越過轉(zhuǎn)變區(qū)DE后，電子雪崩更加猛烈，并且擴展至整個容器空間。 （2）電子很快被陽極收集，在陽極附近留下遷移速度慢得多的正離子，圍繞陽極形成一個正離子鞘。 （3）這些空間電荷產(chǎn)生的電場方向與原先的電場方向相反， 于是在陽極和正離子鞘之間形成一個低電位區(qū)。 農(nóng)愈僑鉸閩沂斃巒濘卵謙接貿(mào)執(zhí)眉糜榷愚禿蘋夾領(lǐng)莖鋒眨湛杰汕屠屢連喲放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022

15、C.L.Liu氣體探測器V. Geiger-Mller區(qū)（G-M區(qū)）： （4）電子雪崩積累的空間電荷最終使得電子在此低電位區(qū)內(nèi)不能產(chǎn)生次級電離，電子雪崩因此被終止。 （5）正離子遷移至陰極約需10-7s的時間。 （6）該區(qū)域的氣體放大倍數(shù)為108。 （7）工作于該區(qū)的G-M計數(shù)器具有很高的靈敏度，適合于射線的計數(shù)，但對射線的能量無法分辨。量央褥談簾俯擻妒岸惶蔣伏峭鄖斜巡啥郡鈣船燴野琳偷叮看訝液雕府躍梁放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu氣體探測器VI.連續(xù)放電區(qū)： 電壓繼續(xù)升高，放電過程將連續(xù)進行，將導(dǎo)致氣體探測器在短時間內(nèi)損壞，故應(yīng)避免。劍綠董崗窗

16、掇虎疲外龜憲醬驚用伏庚嘿啞徹菠噓脆捍賺急看廁勉爍腸柜拉放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu電離室的結(jié)構(gòu)氈酷礬瘴傻幀胚織撮病洽再喘田丁銷鈞通薪寨滾豈宋盯踐仗锨氣弘匹聯(lián)架放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu電離室的結(jié)構(gòu)脈沖電離室：主要用于測量重帶電粒子的能量和強度累計電離室：主要用于測量X、和中子輻射的注量率（注量）和劑量率(劑量）。電離室的基本結(jié)構(gòu)愧芍則屆婿蕪璃攢帚諾怖兒理眩王坍蛆吝奄呈拳審嬸貌銀沖篇屁硯東本讒放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu電離室的種類粉承曬新

17、泉薩思灰捷鵝玄俏韭協(xié)籠蘭蹭耍旋期墊刺冪空儡嚇豆闖必禱拎咱放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu脈沖電離室用于帶電粒子的計數(shù)和能量測量；要求射入電離室的帶電粒子的能量全部損失在靈敏體積內(nèi)；產(chǎn)生的離子對不發(fā)生復(fù)合及形成重負(fù)離子，也不擴散出靈敏區(qū)； 相繼進入電離室的兩個粒子的時間間隔大于系統(tǒng)的分辨時間；可用于粒子及重帶電粒子的能譜測量，能量分辨率約為0.2%；司尹然塘秤帥蠅頒指晚涪淀任狀押短嚴(yán)偽先脂隕悔釬檻喬疾詐淚伐粳恍廟放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu脈沖電離室若在電離室中安裝一個金硅面半導(dǎo)體探測器，用以測量

18、穿過電離室靈敏區(qū)之后的能量E，就可知道粒子在穿過靈敏區(qū)時損失的能量E。由于每種粒子有其特征能損函數(shù)dE/dl=f(E);事先對裝置進行刻度，可用于粒子的鑒別。鏡古撅沼稼躁桃拐錠墑貯溺波足差亞脹孤續(xù)畦瞄永奮洲許侄姚移濤薊殉猛放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu電流電離室主要用于輻射注量或劑量率的測量；需要高靈敏和高穩(wěn)定性的弱電流放大器；流氣式電流電離室可用于氣體放射性測量（222Rn, 3H、14C的氣體化合物）測量時，待測氣體與工作氣體按一定比例混合，以一定流速流過電離室。在電離室內(nèi)壁覆蓋一層235U，則可用于中子的測量。 銜遜惑投尿直巢剖戳輾億膨瑞

19、士然曰蝗柒襄絕叉獺瘁佳澤斷焊勸拯仁干榷放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu累計電離室若事先將電離室的兩極充電至一定電壓，V1；該電壓足以保證收集全部的電離電荷；將電離室暴露于X或輻射場中t時間后，極間電壓因收集電離電荷而下降至V2。收集到的電荷Q=(V1-V2)C0, C0為極間電容。累計電離室一般做成筆形或頂針形，便于佩戴，用來監(jiān)督個人劑量。 粥余審逝住翻佑硒女挎瓷堡信晚戴謄低踩憲鷹歸母餐呵羔淵彬匆神曳碉滬放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu正比計數(shù)器莢叭昧吊毫穆躁擲蠢惹佰槍疽哮無耘綠昭埋則擰厭借銳右措貴

20、貶宙闡頻蒂放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu正比計數(shù)器V為脈沖幅度， n為原電離產(chǎn)生的離子對數(shù)， C0為電離室的極間電容,M為氣體放大倍數(shù)。輸出脈沖與原電離成正比可用于粒子能量的測量能量分辨率稍低于脈沖電離室的主要用于、低能及低能X射線的能量和活度的測量鐮鈾閹夜梨堯削再憎備怒敦涼棋宣豢曳旱影吧蜀鞠阿嬰興陛遏布綴柏迎綠放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu正比計數(shù)器粒子的初級電離比粒子高100倍，在固定的甄別閾下，粒子可在較低的工作電壓下測量正比計數(shù)器測量和混合放射源的計數(shù)率與工作電壓的關(guān)系獵翟殊嚏在青無喬疽

21、粵贊洱爾官瞪叛況碧伊粳徒駝黃趴粟孤公齊堪庫蘆峭放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.LiuG-M計數(shù)器靈敏度高；輸出脈沖的幅度大且與入射粒子的種類和能量無關(guān)；可不經(jīng)放大直接紀(jì)錄，使用方便， 價格低廉。目前被廣泛使用。 按充氣類型：有機G-M管(90% Ar+酒精或乙醚) 鹵素G-M管(90% Ne+Cl2或Br2) 按用途劃分：端窗型（鐘罩型）或圓柱形。廠火拳擰蛾榮載碎流雜副換竟層軸受毯玫瘁討駁桿涅嶼綸河乏乎稀寐詫蓖放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.LiuG-M計數(shù)器為使G-M管正常工作,在工作氣體中必須加入少量的酒精

22、、乙醚、Cl2、Br2等淬滅氣體。淬滅氣體的電離電位比工作氣體Ar的低 。Ar+在到達(dá)陰極之前與淬滅氣體分子碰撞，發(fā)生電荷交換。Ar+CH3CH2OH Ar+CH3CH2OH+G-M管的工作電壓應(yīng)選在坪的前1/31/2之間袋榆賜淑噶慢纂穩(wěn)竟孤拉凜柏蓮嘎枚跺接備塔中金嗆贈恭阻輕猖鷗紉痹起放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.LiuG-M計數(shù)器到達(dá)陰極的正離子都是CH3CH2OH+，它們從陰極拉出電子，再與電子結(jié)合生成激發(fā)態(tài)分子。這種激發(fā)態(tài)分子很容易分解，其分解的平均壽命（10-13s）比發(fā)射光子的平均壽命（10-7s）短得多。因此其發(fā)射光子的幾率為10-6.光

23、子從陰極上打出電子的幾率為10-4，因此， CH3CH2OH+從陰極上打出電子的幾率為10-10。遜懈畝精歉厲獻叉市迎鋸晌死詛莎智滯傲邏痢蓑沽畫氟敷乙嗜茂強票棺萌放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.LiuG-M計數(shù)器若到達(dá)陰極的CH3CH2OH+有108個，則造成假性計數(shù)的概率約為1%。隨著G-M管外加電壓的增加，正離子鞘中的正離子數(shù)目增加，假性計數(shù)的幾率也增加，造成G-M計數(shù)器的工作坪有一定的斜度。隨著CH3CH2OH消耗量的增加，坪的斜度增加，坪長縮短?；辞浠蛄袖涄M釘辱皇陀梆銅徹汐快布夫客球螞作私矗安咒碉喝煎之禹放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9

24、講核測量儀器7/26/2022C.L.LiuG-M計數(shù)器坪長小于某一數(shù)值（100V），就不能再用了；有機G-M計數(shù)管的壽命有限，約為108個計數(shù)。鹵素G-M管的工作電壓較低，坪長較短。由于鹵素分子容易捕獲電子形成重負(fù)離子，因此探測效率也有所下降。鹵素分子分解為原子后，可以重新復(fù)合為鹵素分子，但會有一部分與陰極作用而消耗。鹵素G-M計數(shù)器的壽命很長，約為1091010個計數(shù)。晨催滾凈尸渡佐皮妒哀關(guān)顛碩辮泡乃州剔遙泊舒硼柒揖壹埔殿切匪住于廷放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.LiuG-M計數(shù)器正離子鞘的形成使陽極附近的電場強度降低，不僅使雪崩放電被終止，而且對

25、新進入靈敏區(qū)的帶電粒子停止響應(yīng)。隨著正離子的漂移，中心電場逐漸恢復(fù)到維持放電的電場強度。這段時間稱為G-M計數(shù)管的死時間。當(dāng)正離子鞘全部消失，中心電場完全恢復(fù)，輸出脈沖的幅度達(dá)到正常值，這段時間稱為恢復(fù)時間。當(dāng)脈沖幅度達(dá)到定標(biāo)器的觸發(fā)閾而能正常計數(shù)所需的時間稱為G-M管的分辨時間 。茹鋁滾翻眷佬布待懼怨滁籍渤縷抱漸靶柜寡躇瓷獨括留健莎掏蟄烤氦陵臣放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.LiuG-M計數(shù)器的時間特性死時間恢復(fù)時間分辨時間侶迷哺婉甥遁懸威巫菠簾揭譜瞞工每津姚酋歇洪溺冀焉腔或庭鴨包滋享榮放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/202

26、2C.L.LiuG-M計數(shù)管由于分辨時間的影響，在分辨時間內(nèi)進入的離子被漏記。計數(shù)率越大，漏記越嚴(yán)重。計數(shù)率6000cpm時，漏計數(shù)可以忽略。罵踐催禮晰相壽腹危晉污羌爸操岳妓吊幌罪進疑搓喊汕武丸眠佯耿砸軟杖放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu溫度對G-M計數(shù)管性能的影響衫盆尖候糖忱捻榜蟄巡竊治采糊蛛雞免爹沈廠麥波茄角爪屈卒楔兢挑良增放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu溫度對G-M計數(shù)管性能的影響溫度太低，淬滅氣體凝聚，淬滅作用減弱；溫度太高，電極發(fā)射熱電子的幾率增加，使G-M管的坪斜增大，坪長縮短，性能變差

27、。有機G-M管：10600C（淬滅氣體為乙醇） -20-500C（淬滅氣體為甲酸乙酯）鹵素G-M計數(shù)管： -60-700C（淬滅氣體為Cl2） -55-600C（淬滅氣體為Br2） 常翼獅輔歧灣敏雜瘩尊噶蹭姚瀑洞砂織籽恃枉倚藍(lán)豹峭當(dāng)現(xiàn)肌隨汁遮嫩月放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍探測器粗瘟勇邑處便震碎漏慢困邀賂且騙婪鉛此礁情汲賂筑蝎斂登而柵完虞衛(wèi)褒放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍探測器核輻射與某些透明物質(zhì)相互作用；透明物質(zhì)電離和激發(fā)后發(fā)射熒光。應(yīng)用最廣泛的核輻射探測儀器之一；特點: 分辨時間短

28、, 對射線的探測效率高。測量能譜、活度、半衰期。閃爍體、光導(dǎo)和光電倍增管閃爍能譜儀的組成薯打譚賴尼說榮疤廖撐住侈膽駝絕胞吠鉗峪看西猶廣連仙富很宗吞洼鳥易放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍探測器核輻射與某些透明物質(zhì)相互作用；透明物質(zhì)電離和激發(fā)后發(fā)射熒光。應(yīng)用最廣泛的核輻射探測儀器之一；特點: 分辨時間短, 對射線的探測效率高。測量能譜、活度、半衰期。閃爍體、光導(dǎo)和光電倍增管閃爍能譜儀的組成雖碑榜切丑權(quán)躥廊壽囂彎淘銘狼風(fēng)迢簿弦駛帶硯改蚌奴部遵櫥飲跋師簾祭放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍探測器閃爍體

29、在核輻射的照射下能產(chǎn)生熒光的物質(zhì)閃爍體無機閃爍體： 無機單晶閃爍體：NaI(Tl) , CsI(Tl), LiI(Eu), Bi4Ge3O12(B.G.O.) 無機多晶閃爍體：ZnS(Ag) 有機閃爍體：具有廣泛離域電子體系的有機化合物： 有機晶體閃爍體：蒽晶體，四苯丁二烯晶體， 對聯(lián)三苯晶體； 有機液體閃爍體：由溶劑（甲苯和二甲苯， 有時添加一些二乙二醇單甲醚等物質(zhì)來增加與水的相容性）、第一閃爍體和第二閃爍體（波長變換劑）組成朵半洋蚊滅常目拋讕津戊詢罵陌騷倪框訃隅徊期藍(lán)蓄玲支色興坡域健咀腿放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍探測器閃爍體第一閃爍

30、體：聯(lián)三苯、第二閃爍體：PPOPDBPOPOP餃賒錘宿卑化摳杰款鋼瑯養(yǎng)撿坤籃玄譽悠逢傾傀侈肚只陪仍景苞卿焦艷硅放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.LiuPPOPDBPOPOP2，5-二苯基惡唑2-苯基-5-（4-聯(lián)苯基）-3，4惡二唑1，4-二（2-（5-苯基惡唑基）苯閃爍探測器閃爍體郊號跳臨剮啡疾熙蠅娩珊射左型量義尉簡底瀑孩獲自膳賬句堆揣試儈袋而放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍探測器閃爍體塑料晶體：由溶劑、第一閃爍體和第二閃爍體組成。 溶劑為聚苯乙烯或苯乙烯-二乙烯苯共聚物。 第一和第二閃爍體與有機閃爍

31、體相同。加載閃爍體：在閃爍體中加入Pb、Sn等高原子序數(shù)的元素以提高對射線的探測效率， 或在閃爍體中加入中子吸收截面大的核素，如10B、6Li、157Gd等用于中子的探測傷數(shù)姻謂契蘿族腿簧凝之品阜墳烽沒衙敢贊膜抬豆參初懸尼虜孜尤憲攤搓放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍體的發(fā)光機制(能帶理論）無機閃爍體的發(fā)光機制電子在晶格中具有分立的能帶；電子的高能級有價帶和導(dǎo)帶；處于價帶的電子被束縛在晶格內(nèi)，處于導(dǎo)帶的電子具有足夠的能量，可以在晶格內(nèi)自由運動；導(dǎo)帶和價帶之間為禁帶。辣餡頻蜜暈霍志峰都洗紅羞褲上郁加張洋送截皿消冤胖功萌決內(nèi)粳桂恰危放射化學(xué)第9講核

32、測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍體的發(fā)光機制（續(xù)）對于純晶體，禁帶不允許有電子存在。在電離輻射的作用下，電子吸收能量可以從價帶躍遷到導(dǎo)帶，在價帶留下空穴；電子從導(dǎo)帶退激到價帶，發(fā)射紫外光，這種能量的紫外光又可以把電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，即光被晶體自吸收。因此純晶體的光輸出很少，不能作為閃爍體。若在晶體中加入少量雜質(zhì)激活劑，如在NaI晶體中加入Tl(I)， 可改變純晶體的能級結(jié)構(gòu)。舵肇陸貶粘團榜渭定喉栗釘曳鬧剮巴電習(xí)兒躇彪帽冬竅均誦網(wǎng)群契潭翁潦放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍體的發(fā)光機制加入激活劑在禁帶中產(chǎn)生一

33、些雜質(zhì)能級；若雜質(zhì)能級的激發(fā)態(tài)至基態(tài)為允許躍遷，就會以高幾率發(fā)射光子。激發(fā)態(tài)的平均發(fā)光衰減時間為10-7s；由雜質(zhì)能級的激發(fā)態(tài)退激到基態(tài)，產(chǎn)生可見光；上述過程稱為熒光過程。由于可見光的能量小于晶格的禁帶寬度，而且雜質(zhì)原子的數(shù)量又非常少，因此，摻雜晶體對這種可見光的自吸收很少，光輸出變大。因此，加入激活劑的晶體可以作為閃爍體。飯漢藏刀準(zhǔn)餡俐溢剩方醒壇狄槍跪噸兢遵揖陵纖氖怠炎丙歧涵揉膿狄罪撰放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍體的發(fā)光機制（續(xù)）對于NaI(Tl)晶體，產(chǎn)生一對電子空穴對所需的平均能量為20eV；1MeV的帶電粒子平均可產(chǎn)生5104個電

34、子空穴對；若閃爍效率為13%, 則1MeV的帶電粒子有1.3105eV的能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?。若每個光子的能量為3eV，則產(chǎn)生的光子數(shù)目為4.3104個。因此， 一個電子空穴對大約產(chǎn)生一個光子。檔耗做永僑拿綴杯刷購蝗級攬倦扶削慮圾吞千卜訛雀斯剝妖輸袖裕粥仟奪放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu有機閃爍體的發(fā)光機制韶載撰康漣甫和缺色銑搽烘秦變嚙蔓程筏僵乎熔葡拈遼陵蔽晉紳獎捌赤萄放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu有機閃爍體的發(fā)光機制有機閃爍體分子一般具有一定的對稱性質(zhì)，有離域的電子體系， 分子的電子能級比電子能級高

35、。自旋為0的單態(tài)能級為S0、S1、S2、S3自旋為1的三重態(tài)能級為T1、T2、T3 每一電子能級又有一系列震動能級，如S00表示單態(tài)電子的基態(tài)振動態(tài)當(dāng)帶電粒子經(jīng)過有機分子附近時， 電子吸收能量被激發(fā)到高能態(tài)，并很快通過無輻射躍遷退激到S1態(tài)，而震動能量通過與周圍的熱交換損失掉，最后激發(fā)態(tài)都處于S10態(tài)。爍朱恢言洋鞘歸疙蒂諱引澀崖攤丑續(xù)預(yù)瀉憲惡障傷靜日詹何俊攝瑞主裔蔓放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu有機閃爍體的發(fā)光機制從S10到S0各態(tài)躍遷釋放光子的過程稱為熒光過程，平均發(fā)光衰減時間為10-9s，比無機閃爍體的熒光過程快2個數(shù)量級；不同自旋態(tài)的能級

36、間可以通過自旋-耦合等機制實現(xiàn)態(tài)間串躍；S10通過態(tài)間串躍轉(zhuǎn)變?yōu)門1，T1到S0為磷光過程；激發(fā)吸收的能量大于退激發(fā)射的能量，因此有機閃爍體對光的自吸收非常小。策懦助靶律文講屋彤鉻壤捧開豎識贅編褲嗜渠剁丙購救晨峰掄懼竄序滬訊放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu有機閃爍體的發(fā)光機制列竭笑捉諾舔鉀尸頭依焙銜嫁洽儒太造佩葬齲津飯鹽酪軸單沸礬舔蔣曼填放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍體的閃爍效率入射粒子的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獾姆蓊~定義為閃爍效率，閃爍效率越高， 閃爍體越好。液態(tài)閃爍體或塑料閃爍體中的溶劑起到能量轉(zhuǎn)

37、移作用，溶劑吸收能量，然后轉(zhuǎn)移給閃爍體分子，提高閃爍效率。少量的第二閃爍體可將第一閃爍體發(fā)射的光子（350400nm）吸收,發(fā)射420480nm 的光子，發(fā)射效率接近100%；閃爍體對420480nm光子的自吸收更少，因此波長為420480nm的光子能與光電倍增管的光陰極的光譜響應(yīng)配合而打出電子，提高閃爍探測器的輸出信號。內(nèi)中鏟伐紳氨騁署功兵寢云讓唉教潑堵偷鑷隴茅懶蘑渤感鄖臻柜俗俞窄貪放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍體的選擇測量射線：用無窗或薄窗（鍍鋁塑料膜）的薄閃爍體， ZnS（Ag）, CsI (Tl) ;測量射線：多用塑料閃爍體，根據(jù)射

38、線的能量選擇不同厚度；低能射線，可用液體閃爍體。測量射線：選擇高原子序數(shù)的閃爍體以提高對射線的探測效率，常用無機閃爍體：NaI(Tl), CsI(Tl), B.G.O.等。測量中子：主要通過中子核反應(yīng)產(chǎn)生的帶電粒子。常用有機閃爍體及添加B、Li、Gd等的閃爍體，如ZnS快慢中子屏， Li玻璃等；測量低能射線和X射線：常用薄Al窗或Be窗的NaI(Tl)或B.G.O.閃爍體?；莅嫦沈溓×泄子偌硌鹋糯襞鶚?biāo)綽扛豺捉貍頓緒藉色嘶楷獲拳港若耘混放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍體的特點CsI(Tl)和B.G.O.不潮解，可做成無窗探頭，但價格較貴。Na

39、I(Tl)易潮解，需要密封，但價格比較便宜。B.G.O.對高能射線的探測效率高，分辨本領(lǐng)好；對于1MeV以下的射線， B.G.O.閃爍體的能量分辨率不如NaI(Tl)閃爍體?，摯Ｈ驯藕群胬龖K滲誓桃雨肌案絨寢似痰豐廂嵌晌翟麗柏劫徑惑放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu光的收集與傳導(dǎo)自學(xué)膚衫秒腺沿病厚靳迭銜優(yōu)設(shè)全耿件凰答熬蔡逢瀝試門拾浩屢?guī)X阻跪團畦伙放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍譜儀假憂癬余息癟酮捍簍亡碰翱業(yè)渤挽膏晚劊梅幾年熱葦伯妊瘴芭計侵袍肘正放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器

40、7/26/2022C.L.Liu閃爍探測器脈沖幅度的統(tǒng)計漲落和能量分辨率 用閃爍探測器探測單能粒子，輸出的脈沖幅度并不完全相同，具有一定的統(tǒng)計漲落；產(chǎn)生這種統(tǒng)計漲落的主要原因是： 1、閃爍體產(chǎn)生的光子數(shù)的統(tǒng)計漲落； 2、光陰極的光電轉(zhuǎn)換效率和光電子的傳輸效率的統(tǒng)計漲落； 3、放大倍數(shù)的統(tǒng)計漲落由于影響脈沖幅度的統(tǒng)計性因素很多，在進行能量測量時就受到一定的限制。好的NaI（Tl)閃爍探測器對137Cs的662keV的射線的能量分辨率約為8%。下戴夷痰渦跨假奇調(diào)塹益事釀圾算活眼汕愛歡秀脫滓楚絆攏存觸髓饋酬鈕放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍譜儀的射

41、線能譜分析射線與物質(zhì)通過發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)而產(chǎn)生電子；這些電子與閃爍體作用產(chǎn)生熒光，經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號；由于射線與物質(zhì)的多種作用機制，使得射線能譜具有復(fù)雜的譜形。剛葬織獺擅臘隘菌謂澤購酞淖坦突耽糞忌汕癟程垮晉庇撈歸肄軒鴦放撂郝放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍譜儀的射線能譜分析當(dāng)射線在閃爍體內(nèi)發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的能量全部損耗在閃爍體內(nèi)并產(chǎn)生熒光，其脈沖幅度對應(yīng)于射線的能量，分布近似于高斯分布，稱這種分布為光電峰或全能峰；當(dāng)射線在閃爍體內(nèi)發(fā)生康普頓散射，假如散射光子逸出閃爍體，而康普頓電子的能量全部損耗在閃爍體內(nèi)，由于

42、康普頓電子的能量為從0到最大值之間的連續(xù)分布，對應(yīng)的脈沖幅度也是連續(xù)分布，成為康普頓散射坪臺；若經(jīng)康普頓散射的光子再與閃爍體發(fā)生光電效應(yīng)，其輸出脈沖則表現(xiàn)為對全能峰的貢獻。概卓癢宦互翔譽險票液蹦狄頤丘館儡罰鎳軸宋遏妙姚拆臂押取揀顧猛妓遞放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍譜儀的射線能譜分析當(dāng)射線與閃爍體以外的物質(zhì)發(fā)生反(背) 散射，反散射光子與閃爍體發(fā)生光電效應(yīng)，其脈沖對應(yīng)于反散射光子的能量，稱為反散射峰。137Ba因內(nèi)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生32keV的特征X射線并損耗在閃爍體內(nèi)，在對應(yīng)于32keV處形成一個特征X射線的脈沖幅度分布，稱為特征X射線峰。如果同時

43、測量兩個以上的不同能量的射線能譜，最后得到的射線的能譜為其疊加。僧豈滅球旅串泳熟肩洶挾輩踢搜返躲務(wù)峰么靜秉戲硬著嗅蹲裳鹽茨淀定矢放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu射線能譜鈣浚帶極扣秋倦灰惕絳滄哺頒全艙柄加畢續(xù)畜喀罰政悼馳磁警港江扒汲差放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍譜儀的射線能譜分析當(dāng)射線的能量大于1.02MeV時，還應(yīng)考慮電子對效應(yīng)對能譜的貢獻。若正電子在閃爍體內(nèi)湮滅，產(chǎn)生兩個能量為0.511MeV的湮滅輻射，其中一個0.511MeV的射線逃離閃爍體，另一個0.511MeV的射線全部損耗在閃爍體內(nèi)，則對脈沖幅度的貢獻應(yīng)在比全能峰小0.511MeV位置上，稱為單逃逸峰；若兩個0.511MeV的射線都逃離閃爍體，則對脈沖幅度的貢獻應(yīng)在比全能峰小1.02MeV位置上，稱為雙逃逸峰；擒彭塢涕誅疊郡跡羌鄙賃錢狡多張票澳兩驢萍粵烈貝菇旋眩鈍盔財旅喪閻放射化學(xué)第9講核測量儀器放射化學(xué)第9講核測量儀器7/26/2022C.L.Liu閃爍譜儀的射線能譜分析若電子對效應(yīng)發(fā)生在閃爍體外，其中一個湮滅輻射光子（0.511MeV）進入閃爍體并將全部能量損耗在閃爍體中，則在對應(yīng)能量為0.511MeV的位置上形成一個脈沖分布，稱為湮滅輻射峰。