核辐射闪烁探测教学PPT课件.ppt

2) PMT的类型 (1) 外观的不同 (2) 根据光阴极形式 聚焦型 非聚焦型 (3) 根据电子倍增系统 具有较快的响应时间，用于时间测量或需要响应时间快的场合。 电子倍增系数较大，多用于能谱测量系统。 直线结构 环状结构 百叶窗结构 盒栅型结构 PMT的图片欣赏 2、PMT主要性能 1) 光阴极的光谱响应 光阴极受到光照后，发射光电子的概率是入射光波长的函数，称作“光谱响应”。 PMT增益 打拿极间电子收集效率 阳极灵敏度 阳极电流 2) 光照灵敏度 阴极灵敏度 光阴极的光电子流 光通量 打拿极二次电子发射系数 (1)光阴极的热电子发射。 3) PMT 暗电流与噪声 当工作状态下的光电倍增管完全与光辐射隔绝时，其阳极仍能输出电流(暗电流)及脉冲信号(噪声)。 (2)残余气体的电离----离子反馈； 残余气体的激发----光子反馈。 (3)工艺----尖端放电及漏电 成因： 噪声能当量。当没有任何光子照射到光阴极上时可测得噪声谱——即噪声输出脉冲幅度的分布，当纵坐标取 n=50cps 时相应的脉冲幅度所相应的入射粒子能量，称为噪声能当量，单位是KeV。 阳极暗电流，实际上它是噪声脉冲信号电流的平均值，一般为10-6～10-10A。 指标： 4) PMT 的时间特性 飞行时间(渡越时间) 一个光电子从光阴极到达阳极的平均时间。 渡越时间离散 到达阳极的每个电子都经历了不同的倍增过程和飞行距离，反映了飞行时间的涨落，是决定闪烁计数器分辨时间的限制因素。 ：te的分布函数的半宽度 5) PMT 的稳定性 稳定性是指在恒定辐射源照射下，光电倍增管的阳极电流随时间的变化。 包含两部分： 短期稳定性，指建立稳定工作状态所需的时间。一般在开机后预热半小时才开始正式工作。 长期稳定性：在工作达到稳定后，略有下降的慢变化，与管子的材料、工艺有关，同时与周围的环境温度有关。长期工作条件下，须采用“稳峰”措施。 3、PMT 使用中的几个问题 1) 光屏蔽，严禁加高压时曝光。 2) 高压极性：正高压和负高压供电方式。 正高压供电方式，缺点是脉冲输出要用耐高压的电容耦合，耐高压电容体积大，因而分布电容大。高压纹波也容易进入测量电路。 负高压供电方式，阳极是地电位，耦合方式简单，尤其在电流工作方式。但其阴极处于很高地负电位，需要注意阴极对处于地电位的光屏蔽外壳之间的绝缘。 3) 分压电阻 4) 最后几级的分压电阻上并联电容，以旁路掉脉动电流在分压电阻上的脉动电压，达到稳定滤波的效果。 由于当电子在两个联极间运动时，会在分压电阻上流过脉动电流，必须保证脉动电流远小于由高压电源流经分压电阻的稳定电流，以保证各打拿极的电压稳定。这也对高压电源的功率提出了要求。 Ⅰ.闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路 Ⅱ.输出脉冲信号的电荷量 Ⅲ.闪烁探测器的电流脉冲信号 Ⅳ.闪烁探测器的电压脉冲信号 Ⅴ.闪烁探测器输出信号的涨落 3.3 闪烁探测器的输出信号 I.闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路 1. 闪烁探测器输出信号的过程 2. 闪烁探测器信号的输出回路 Ia Ik Ia 3. 输出回路的等效电路 输出回路的等效电路 II. 输出脉冲信号的电荷量 1、光电倍增管输出信号的总电荷量取决于： 闪烁体发出的闪烁光子数： 光子被收集到光阴极上的概率： 光阴极的转换效率： 光电子被第一打拿极收集的概率： 光电倍增管总的倍增系数： 2、第一打拿极收集到的光电子数为： 3、阳极收集到的电子数为： 4、阳极收集到的总电荷量为： 可以看出，闪烁探测器输出脉冲信号的电荷量Q是与入射粒子在闪烁体内损耗的能量E成正比的. 即： III. 闪烁探测器的电流脉冲信号 单位时间内闪烁体发出的光子数为： 单位时间内第一打拿极收集到的光电子数为： 1、单位时间内第一打拿极收集到的光电子数 2、单光电子引起的电流脉冲信号p(t) 面积 3、一次闪烁所引起的阳极电流脉冲 一次闪烁输出电流脉冲为 即： 代入： 两边微分并整理 与 的卷积 闪烁探测器输出电流脉冲一般表达式的卷积形式 闪烁探测器输出电流脉冲一般表达式的微分形式 上式和卷积形式一样给出了输出电流脉冲与发光衰减时间 及单光电子电流响应 的关系。 在很多情况下，与 相比， 是一个非常窄的 用?函数来近似 即：可设 时间函数，这时可以忽略电子飞行时间的涨落， 求解 则： IV.闪烁探测器的电压脉冲信号 由等效电路 代入： 令： 可得： 1、当 短时间内：即 时 在 ，但仍满足 经过较长时间，即 2、当 对 时 对 ,但仍满足 经过较长时间，即 某同学在做核辐射探测实验—测能量分辨率时，最后得出结论如下：这个G—M计数管的能量分