第10章 波与射线传感器.ppt

传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.2 射线式传感器 电离室外加电压增大，电流趋于饱和，一般工作在饱和区，使输出电流与外加电压无关，输出只正比于入射到电离室的辐射强度。 α、β、γ电离室不能通用，不同粒子相同条件下效率相差很大。 电离室主要用于探测α、 β射线。 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.2 射线式传感器 盖格计数管 盖格计数管也称气体放电计数器。一个密封玻璃管，中间是阳极用钨丝材料制作，玻璃管内壁 涂一层导电物质或是一个金属圆管作阴极，内部抽真空充惰性气体（氖、氦）、卤族气体。 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.2 射线式传感器 盖格计数管上电压U一定时，入射射线越强，电 流I越大，输出脉冲数N越大，a、b段称“坪”； 盖格计数管主要用于探测β粒子和γ射线。 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.2 射线式传感器 闪烁计数器 闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管组成，当闪烁体受到辐射时闪烁体的原子受激发光，光透过闪烁体射到光电倍增管的阴极上激发出电子，在光电倍增管中倍增，在阳极上形成电流。 1200V 闪烁探测器测量射线信号的基本特征 入射射线 E＝hν V 输出端电信号 输出信号幅度：V∝E 脉冲信号产生率∝单位时间进入探测器射线数 NaI(Tl) GDB 通过分辩信号幅度，可以分辩射线能量； 通过测量脉冲信号数，可以测定射线强弱。 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.2 射线式传感器 正比计数器 正比计数器是一种充气型辐射探测器，工作在气体电离放电伏安特性曲线的正比区。 计数器接收一个X、γ光子后就输出一个电脉冲，幅度与光子能量成正比，输出脉冲的大小正比于入射产生的电子和正离子对数目，电子和正离子对数目正比于气体吸收的放射线的能量。 正比计数器工作原理 使气体原子电离 ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － － － 初级射线 高压 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.2 射线式传感器 半导体探测器 荷电粒子入射到半导体中时，会产生电子—空穴对，X射线、γ射线由于光电效应、康普顿效应、电子对生成等产生二次电子；高速二次电子产生更多电子—空穴对，将电荷转换为电信号输出。 半导体探测器的特点：输出信号小，分辨率高。类型主要有，Si（硅）、Ge（锗）探测器，分别测量不同能量段的放射线。? 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 应用： α射线可实现气体分析，如气体压力、流量测量； β射线可进行带材厚度、密度检测； γ射线可探测材料缺陷、位置、密度与厚度测量。 10.3 核辐射传感器10.3.3 核辐射传感器的应用 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.3 核辐射传感器的应用（1）??测厚 透射式测厚 透射式测厚常用闪烁探测器，闪烁探测器记录穿透物体的γ射线的强度，其输出电流与辐射强度成正比。在辐射穿过物质时，由于物体吸收作用损失部分强度，强度按指数规律变化： 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.3 核辐射传感器的应用（1）??测厚 散射式测厚 散射测厚时β放射（或低能X射线）源与探测器在同一侧，利用核辐射被物体后向散射的效应。散射强度与被测距离、物质成份、密度、厚度表面状态等因素有关： 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.3 核辐射传感器的应用 （2） 物位测量 利用介质对γ射线的吸收作用，不同介质对γ射线的吸收能力不同，固体吸收能力最强，液体居中，气体最弱。 辐射源与被测介质一定，被测介质高度H与穿过被测介质的射线强度I成正比关系。 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.3 核辐射传感器的应用 （3）流量计（气体） ??在气流管中装两个电极（电极电位不同）放射源S的射线使气体电离，工作状态相当于一个电离室。 当被测气体被电离时， 离子被带出电离室，室内 电流减小，气体流速增加 带出的离子增多电离室电 流进一步减小，由电流的 变化检测气流流速和流量。 传感器原理及应用 第10章 波与射线传感器 10.3 核辐射传感器10.3.3 核辐射传感器的应用 （4）探伤 ??探测器与放射源放在管道内，沿焊接缝同步移动，当焊缝存在问题时，穿透管道的γ射线会产生突变，正常时输出曲线趋于直线。 传