核辐射物理学：第八章第二节 闪烁探测器

1、第二节第二节 闪烁探测器闪烁探测器 scintillator闪烁探测器是目前核医学中最常用的探测闪烁探测器是目前核医学中最常用的探测器，主要有器，主要有闪烁探测器和液体闪烁探测器。闪烁探测器和液体闪烁探测器。它与气体探测器相比它与气体探测器相比,有分辨时间短有分辨时间短、探测探测效率高等优点效率高等优点,是目前使用最广的核辐射探是目前使用最广的核辐射探测器。测器。一一、烁探测器的组成和工作原理烁探测器的组成和工作原理闪烁探测器主要有闪烁体、光电倍增管以及电子闪烁探测器主要有闪烁体、光电倍增管以及电子仪器三部分组成。仪器三部分组成。将闪烁体、光电倍增管以及前置放大器一起装在将闪烁体、光电倍增管以

2、及前置放大器一起装在一个避光暗合中，称为探头。一个避光暗合中，称为探头。工作原理：当射线进入闪烁体后，使闪烁体工作原理：当射线进入闪烁体后，使闪烁体的原子、分子电离和激发，受激的原子或分的原子、分子电离和激发，受激的原子或分子退激时发出大量光子被收集到光电倍增管子退激时发出大量光子被收集到光电倍增管的光阴极上，通过光电作用产生光电子，光的光阴极上，通过光电作用产生光电子，光电子受极间电场的加速，射向第一打拿极，电子受极间电场的加速，射向第一打拿极，在打拿极上产生更多的次级电子，这些电子在打拿极上产生更多的次级电子，这些电子在以后的打拿极上产生相同的过程，倍增后在以后的打拿极上产生相同的过程，倍

3、增后的电子收集到阳极上形成电流脉冲或电压脉的电子收集到阳极上形成电流脉冲或电压脉冲，然后送入电子仪器放大、记录和分析，冲，然后送入电子仪器放大、记录和分析，这就是闪烁探测器记录粒子的简单过程。这就是闪烁探测器记录粒子的简单过程。二、闪烁体是指在射线作用下能发射荧光的物质。分无机闪烁体和有机闪烁体两部分。1、闪烁体应具备特性发光光谱与光电倍增管光阴极的光谱响应能更好地匹配。发光效率指闪烁体吸收的射线能量转化为光能的百分数。一定的发光时间、高的阻止本领、好的光学均匀性和透明度以及耐辐照等。 2、几种常用的闪烁体、几种常用的闪烁体NaI（Tl）缺点易于潮解，久置空气中发黄变质。）缺点易于潮解，久置空

4、气中发黄变质。CsI对对射线探测效率比射线探测效率比NaI（Tl）高，不易潮解，缺点）高，不易潮解，缺点是能量分辨率比是能量分辨率比NaI（Tl）差，价格贵。）差，价格贵。ZnS（Ag）对重带电粒子的探测效率几乎达到）对重带电粒子的探测效率几乎达到100%，对对、射线不灵敏。射线不灵敏。塑料闪烁体：乙烯溶液加对联三苯和（塑料闪烁体：乙烯溶液加对联三苯和（POPOP）透明）透明度好、性能稳定、耐辐射性强和能量分辨率差，不能在度好、性能稳定、耐辐射性强和能量分辨率差，不能在高温下使用。高温下使用。液体闪烁体：溶剂的作用是吸收辐射能量和溶解样品；液体闪烁体：溶剂的作用是吸收辐射能量和溶解样品；溶质接

5、受溶剂能量，并且产生荧光。溶质接受溶剂能量，并且产生荧光。 三、光电倍增管三、光电倍增管是一种光电转换器件是一种光电转换器件,它的作用是将它的作用是将闪烁体发射的微弱光信号转变成为放闪烁体发射的微弱光信号转变成为放大的电信号大的电信号。1、光电倍增管的主要特性、光电倍增管的主要特性1）光阴极受到光照辐射后发射光子的概率与）光阴极受到光照辐射后发射光子的概率与入射光波长的关系称为光谱响应。入射光波长的关系称为光谱响应。暗电流：光电倍增管在一定的工作电压下，暗电流：光电倍增管在一定的工作电压下，无光照和辐射时所产生的阳极电流称为暗电无光照和辐射时所产生的阳极电流称为暗电流。流。2）光电倍增管的保存

6、）光电倍增管的保存避光保存，工作时严禁打开暗盒，注意轻拿避光保存，工作时严禁打开暗盒，注意轻拿轻放。轻放。 第三节第三节 半导体探测器半导体探测器（ Semiconductor detector）一、半导体探测器的性能一、半导体探测器的性能半导体探测器是使用半导体材料制成的电离探测半导体探测器是使用半导体材料制成的电离探测器。它的工作原理和气体电离室类似，只是工作器。它的工作原理和气体电离室类似，只是工作介质是固体而不是气体，所以有固体电离室之称。介质是固体而不是气体，所以有固体电离室之称。半导体探测器具有能量分辨率高，线性范围宽，半导体探测器具有能量分辨率高，线性范围宽，脉冲上升时间快等优点，因此，在能谱测量中得脉冲上升时间快等优点，因此，在能谱测量中得到广泛的应用。到广泛的应用。它的主要缺点是抗辐射性能差，输出脉冲幅度小，它的主要缺点是抗辐射性能差，输出脉冲幅度小，性能随温度变化大。性能随温度变化大。二、半导体探测器的结构和简单原理PN节 N接正 P节负耗尽层增厚带电粒子进入结区，由于电离作用而产生电子空穴对，在外电场作用下，电子和空穴分别向两极漂移，于是在输出回路产生脉冲信号，Li漂移探测器，用锗采用锂漂移工艺制作的探测器称为锂漂移锗探测器。第四节第四节 其他类型的探测器其他类型的探测器热释光探测器热释光探测器 特性特性:能长时间