辐射测量与防护第3章闪烁探测器.pptVIP

*3)几个典型单能?射线谱*选择合适的杂质，使它的激发能级比晶体的导带、激带低，而基态比价带高。杂质能级成为发光中心。解决办法：在晶体中掺入少量杂质。称为“激活剂”的杂质在晶格形成特殊的晶格点，并在禁带中形成一些局部能级。由于杂质的电离能小于典型晶格点的电离能，原子受激产生的电子、空穴将迅速迁移到杂质能级的激发态和基态，即使杂质原子处于激发状态。*激发态的杂质原子有三种可能的退激方式：①电子从激发态立即跳回基态，发射出光子，发光的衰减时间通常在10-7s以内，称为“荧光”。荧光为可见光，且有效地克服了发光的自吸收，使晶体的发射光谱和吸收光谱有效的分离。②电子把激发能转换为晶格的振动(热运动)而到达价带，并不发射光子，这种过程称为“淬灭过程”。③激发态是亚稳态，电子可以在此状态保持一段较长的时间，像掉入陷阱一样。这些电子可以从晶格振动中获得能量，重新跃迁到导带，然后再通过发射光子而退激，因而发光的衰减时间较长，称之为“磷光”。*3、闪烁体的物理特性1)发射光谱特点：发射光谱为连续谱。各种闪烁体都存在一个最强波长（发射谱极大值的波长）；要注意发射光谱与光电倍增管光阴极的光谱响应是否匹配。*例如NaI(Tl)对β粒子；对α粒子2)发光效率与光子产额发光效率（闪烁效率）：指闪烁体将所吸收的射线能量转化为光子能量的比例。Eph:闪烁体发射光子的总能量；E:入射粒子损耗在闪烁体中的能量。*例如NaI(Tl)对1MeV的β粒子，发射光子平均能量nph为产生的闪烁光子总数，E为损耗的能量闪烁效率与光子产额的关系：光子产额（光能产额）：辐射粒子在闪烁体内损耗单位能量所产生的闪烁光子数。闪烁光子数/MeV光子数/MeV*闪烁效率随温度的变化闪烁效率随能量的变化*3)闪烁体的发光衰减时间激发过程大约退激过程即闪烁体发光过程按指数规律进行。对于大多数无机晶体，t时刻单位时间发射光子数：τ为发光衰减时间常数，即发光强度降为1/e所需时间。*已知大多数有机闪烁体及若干无机闪烁体的发光有快、慢两种成分，则可表示为：快、慢两种成分的相对比例随入射粒子种类不同而变化。由于总光子数为：则有：*4、常用闪烁体发光效率高，Z,?高，适宜于?射线探测。易潮解，须仔细封装。*密度大，加工性较好，不易潮解。测?能谱或分辨辐射类型。塑料闪烁体将粉末加1%有机玻璃粉末溶于有机溶剂涂于有机玻璃板上，透明度差，薄层，测α,β粒子。溶剂(二甲苯)+发光物质(PPO)+移波剂(POPOP)。放于玻璃或石英杯中。有机液体闪烁体苯乙烯(单体)+PPO+POPOP，聚合成塑料。*5、光的收集1)反射层2)光学耦合常用于闪烁体与光电倍增管的尺寸不符或其它特殊需要。在非光子出射面打毛，致使光子漫反射，并再衬以或涂敷氧化镁或氧化钛白色粉末。3)光导为防止光由光密介质到光疏介质发生的全反射，用折射系数的硅脂(或硅油)。*PhotomultiplierTube(PMT)光电倍增管1、PMT的结构1)PMT的主要部件和工作原理真空壳打拿极阳极光电子轨迹入射光聚焦电极半透明光阴极*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*环状结构：主要用于侧窗型结构的管子。主要特点是结构紧凑，时间响应快。盒栅型结构：由一系列四分子一圆柱打拿极构成，主要用于端窗型结构的管子。打拿极结构相对简单，一致性较好，时间响应慢。*线状聚焦结构：非常快的时间响应，主要用于端窗型管。百叶窗结构：打拿极面积大，用于大光阴极管子。一致性较好，输出脉冲电流大。时间响应慢。*网孔结构：可以抵抗较强的磁场，有较好的一致性和脉冲线性。采用交叉阳极或多阳极时，具有位置灵敏测量能力。微通道板结构：快的时间响应特性，电子总传输时间仅为几个纳秒，而一般的倍增管需几十纳秒。时间离散较小，为100ps量级。具有较好的抗磁性和具有二维位置测量能力（多阳极）。*金属通道结构：结构紧凑，时间响应快，可以进行位置灵敏测量。*2、PMT的主要性能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增益打拿极间电子传输效率阳极灵敏度阳极电流2)