核辐射检测器 的工作原理

核辐射检测器 的工作原理 核射器辐辐辐 的工作原理 核射器的工作原理辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐2010-05-0520:45辐辐辐辐辐辐辐辐辐能指示、和量核射的材料或装置。射和核射探器内的物相互作用而生某信息辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐(如 辐辐辐辐辐辐、光脉冲或材料构的化)辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐,放大后被、分析,以确定粒子的数目、位置、能量、量、行、速度、量辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐等物理量。核射探器是核物理、粒子物理研辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 究及射用中不可缺少的工具和手段。按辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 照方式,核射探器大体上分数器和辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 径迹室两大。数器以脉冲的形式、分析辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐射生的某信息。数器的有气体离探辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐器、多室和漂移室、半体探器、数 器和切科夫数器等。气体离探器通收辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 集射在气体中生的离荷来量核射。辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 主要型有离室、正比数器和盖革数器。辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 它的构相似,一般都是具有两个极的辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 筒状容器,充有某气体,极加,差是工作辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐范不同。离室工作低,直接收集射 辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐在气体中原始生的离子。其出脉冲幅度小, 上升快,可用于射量量和能量。辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐正比数器的工作高,能使在中高速辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 运的原始离子生更多的离子,在极上辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 收集到比原始离子要多得多的离子辐辐辐辐辐辐辐辐辐(即气体放大作用)辐辐辐,从而得到高的辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐出脉冲。脉冲幅度正比于入射粒子失的能量,适于作能辐辐辐辐辐辐辐辐辐量。盖革数器又称盖革-辐辐辐辐弥勒数器或G-M辐辐辐辐数器,它的工作更高,出多次离程,因此出脉冲的幅度很高,辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐已不再正比于原始离的离子数,可以不放大直接被辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐。它只能量粒子数目而不能量能量,完成一次脉冲数的。多室和漂移室是正比数器辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐的型。既有数功能,可以分辨粒子的辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐区域。多室有多平行的极,于正比数器辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐的工作状。一根及其近空相当于一个探辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐每器,后面与一个器接。因此只有当被探的辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐粒子入近的空,与此相的器才辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐一次事件。了减少极的数目,可从量离子辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐漂移到的来确定离子生的部位,就要辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 有另一探器出一起始信号并大致定了事件辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐生的部位,根据原理制成的数装置称漂移 室,它具有更好的位置分辨率(达50微米)辐辐辐辐辐辐辐辐,但允的数率不如多辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐室高。半体探器射在半体中生的流子(辐子和空穴)辐,在反向偏 辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐下被收集,由生的脉冲信号来量核射。 常用硅、做半体材料,主要有三型辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐:?在n辐辐辐辐辐辐辐型晶上涂一金膜的面型辐辐;?在阻率高的辐辐辐辐辐辐p辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐型硅片上散一能提供子 的的散型辐辐辐辐辐辐辐;?在p辐型(或硅)辐辐辐辐辐辐辐辐辐的表面涂一薄金属后 并行漂移的漂移型。高探器有高的能量分辨率,辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐γ辐辐辐射探效率高,可在室温下保存,用广泛。砷化、碲化、辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 碘化汞等材料也有用。数器通粒子打在体上,使原子辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐(分子)辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐离、激,在退激程中光,光器件(辐辐辐辐如光倍增管)辐辐将光信号成可的信号来量核射。数器分辨辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 短、效率高,可根据信号的大小定粒子的能量。体可分三大辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐:?无机辐辐辐辐辐辐辐体,常的有用(Tl)辐激活的碘化NaI(Tl)辐和碘化CsI(Tl)辐辐晶体,它辐子、γ辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐射灵敏,光效率高,有好的能量分辨率,但光衰减;辐酸辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐晶体密度大,光效率高,因而高能子、γ辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐射探十分有效。其他如用(Ag)辐激活的硫化ZnS(Ag)辐主要用来探α粒子;辐辐辐辐辐辐辐玻璃体可以量α粒子、低能X辐辐辐辐辐辐辐辐辐射,加入体后可量中子;辐氟化(BaF2)辐辐辐辐密度大,有光成分,既适合于能量量,又适合于量。?有机体,包括塑料、液体和晶体辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐(如蒽、茋等)辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐,前两使用普遍。由于它的光衰减短(2~3辐辐秒,快塑料辐体可小于1辐秒)辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐,常用在量中。它粒子的探 辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐效率将近百分之百。?气体体,包括氙、氦等惰性 气体,光效率不高,但光衰减短辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐(<10辐秒)辐辐辐辐辐辐。切科夫数器高速粒子在辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐透明介中的运速度超光在 辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐介中的运速度,会生切科夫射, 其射辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐角与粒子速度有,因此提供了一 量粒子速度的探器。此探器常和光倍增管辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐配合使用;辐辐辐可分式(只辐辐大于某一速度的粒子)和微分式(辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐只某一确定速度的粒子)辐辐辐两。除上述常用的几辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐数器外,有气体正比室、自 猝辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐流光数器,都是近期出的气体探器, 辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐出脉冲幅度大,特性好。磁量能器(辐辐辐或簇射数器)辐及子量能器可分强辐辐辐辐量高能子、γ辐射或子强(辐基本粒子)辐辐辐辐辐辐辐的能量。穿越射数器极高能粒子的提供了辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐途径。径迹室通、 分析射生的径迹辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐象量核射。主要有 核乳胶、云室和泡室、火花室和流光室、固体径迹探器。核辐辐辐辐辐辐乳胶能粒子个径迹的照相辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐乳胶。入射粒 子在乳胶中形成潜影中心,化辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐学理后下粒子径迹, 可在微下辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐察。它有极佳的位置分辨本(1微米)辐辐辐辐,阻止本大,功用而灵敏。辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐云室和泡室使入射粒子生 的离子集在和辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐蒸气中形成冷凝中心而成液滴(云室)辐辐辐辐,在液体中形成气化中心而成气辐辐辐辐泡(泡室)辐辐辐辐辐辐辐辐辐,用照相方法,使粒子的径迹可。辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐泡室有好的位置分辨率(好的可达10微米),本身又是靶,目前常以泡室辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐点探器配合数器一起使用。火花室 和流光室辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐些装置都需要高的,当粒子入装置 生离,离子在辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐下运,形成多次离强, 增殖很快,多次离程中辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐先生流光,后生火花, 使粒子的径迹成可。流光室具有好辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 的辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐特性。它都具有好的空分辨率(辐200微米)辐辐。除了可用照相粒子径迹外,可脉冲信号,作数器用。辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐 固体径迹探器辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐重粒子打在如云母、塑料一 辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐材料上,沿路径生,化学理(辐刻)辐辐辐辐辐辐后,将大成可 在微下辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐察的空洞,适于探重核。由 多型的探器、辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐磁、子器、算机等 成的射,可得多物理信息,是近辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐辐代核物理及粒子探的展。