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1、第第3讲讲 核辐射探测器现状概述核辐射探测器现状概述1.1 核辐射探测器物理定义核辐射探测器物理定义 将核辐射转换成光、电、热、色、潜像或气泡等讯号的将核辐射转换成光、电、热、色、潜像或气泡等讯号的 器件，称作核辐射探测器，有些技术领域称其为传感器。器件，称作核辐射探测器，有些技术领域称其为传感器。1.2 核辐射探测器的重要性核辐射探测器的重要性 核技术应用、核物理发展的基础条件核技术应用、核物理发展的基础条件-吴剑雄、丁肇中例吴剑雄、丁肇中例 核仪器设计的合理性与水平高低的关键（解剖实例）核仪器设计的合理性与水平高低的关键（解剖实例）2.1辐射能辐射能-信号转换效率信号转换效率 2.2响应时
2、间与时间分辨率响应时间与时间分辨率 2.3探测器效率探测器效率 区分与探测效率的不同区分与探测效率的不同 2.4幅度或能量分辨率幅度或能量分辨率 2.5其他特性其他特性-化学与物理稳定性、潮解、耐温与温度化学与物理稳定性、潮解、耐温与温度响应、耐辐照等响应、耐辐照等3 核辐射探测器的分类核辐射探测器的分类 气体电离探测器气体电离探测器 半导体探测器半导体探测器 闪烁探测器闪烁探测器-闪烁体光电倍增管闪烁体光电倍增管 热释光探测器热释光探测器 径迹探测器径迹探测器 自给能探测器自给能探测器 切伦科夫探测器切伦科夫探测器 中子激活指示器等中子激活指示器等 3.1 气体电离探测器气体电离探测器电离室
3、电离室正比计数管正比计数管G-M探测器探测器气体放电探测器气体放电探测器 *N-V图图 *BF3与与3He正比计数管正比计数管现今概况要点现今概况要点:1.理论较完善理论较完善 2.3He正比计数管从七十年代出现商品变为中子基本探测正比计数管从七十年代出现商品变为中子基本探测器器 3.阵列探测器广泛应用（集装箱检测装置）阵列探测器广泛应用（集装箱检测装置）3.2 半导体探测器半导体探测器面垒型半导体探测器 钝化离子注入平面硅(Passivated Implated Planar Silicon PIPS)锂漂移型半导体探测器高纯锗半导体探测器化合物半导体探测器现今概况要点现今概况要点:1.Ge
4、(Li)与与Si（Li）半导体探测器被）半导体探测器被HPGe半导体探测器半导体探测器2.Au-Si面垒半导体探测器被面垒半导体探测器被PIPS半导体探测器取代半导体探测器取代3.TeZnCd化合物半导体探测器商品化化合物半导体探测器商品化)3.3-闪烁体光电倍增管（或光电管）闪烁体光电倍增管（或光电管）前置线路前置线路无机晶体闪烁体 ZnS(Ag),NaI(Tl),CsI(TlNa),LiI(Eu),BaF2,BGO,LaBr3(Ce)有机晶体闪烁体 蒽、芪、萘塑料闪烁体玻璃闪烁体液体闪烁体气体闪烁体光电倍增管、光电管 微通道板光电倍增管(Micro Channel Plate MCP-PM
5、概况要点概况要点:1.NaI(Tl)无机晶体闪烁体与塑料闪烁体仍占据无机与有机无机晶体闪烁体与塑料闪烁体仍占据无机与有机“当家当家”闪烁体的位置；闪烁体的位置；2.BGO、CsI（Tl、Na）与）与BaF2闪烁体的广泛应用与闪烁体的广泛应用与LaCl3(Ce)与与 LaBr3(Ce)闪烁体研制成功；闪烁体研制成功；GSO LSO4.阵列探测器的广泛应用（医用阵列探测器的广泛应用（医用相机、医用与工业相机、医用与工业CT机、集装箱机、集装箱检测、行李检测及正在研制中的毒品检测装置）检测、行李检测及正在研制中的毒品检测装置）5.微通道板光电倍增管微通道板光电倍增管(MCP-PM)商品化商品化 过氧
6、正硅酸钆过氧正硅酸钆(铈铈)Gd2SiO5(Ce)-GSO 过氧正硅酸镥过氧正硅酸镥(铈铈)Lu2SiO5(Ce)-LSO 主要闪烁体核性能主要闪烁体核性能对比表对比表 *137Cs源;1cm3闪烁体NaI(Tl)BaF2 BGO GSO LSO LaBr3(Ce)光输出/%100 4 ;20 1315 20 75158光衰减/s 0.23 0.0006;0.62 0.3 0.056;0.6 0.06 0.035 分辨率/%*6.5109.38.012.42.8;3.3 密度/g/cm3 3.674.887.136.717.45.4潮解 是不 不不不微有效Z 5051 7275 5966最强发
7、射/nm 415 225(快);310(慢)480430420400 3.4 热释光探测器热释光探测器 主要应用主要应用-个人剂量计个人剂量计 现今概况要点现今概况要点 探索新材料的同时当前主要是提高商品水平探索新材料的同时当前主要是提高商品水平(剂量计与读出仪剂量计与读出仪)3.5 径迹探测器径迹探测器 在核物理与核技术早期发展年代研制成功的探测器在核物理与核技术早期发展年代研制成功的探测器 后来在高能物理中功不可没后来在高能物理中功不可没 现今仅仅在环境氡累积测量中仍较广泛应用现今仅仅在环境氡累积测量中仍较广泛应用 *核透膜技术核透膜技术3.6 其他探测器其他探测器 自给能探测器自给能探测
8、器(Self-Powered Detector SPD)3.6 自给能探测器自给能探测器(Self-Powered Detector SPD)反应堆堆芯当家探测器反应堆堆芯当家探测器，是堆芯电离室的竞争对手是堆芯电离室的竞争对手-(51V,103Rh,107Ag与与109Ag)3.7 切仑科夫探测器切仑科夫探测器 高能物理与实验室应用。3.8 中子激活指示器中子激活指示器附附1 常用探测器常用探测器(气体电离探测器、半导体探测器、闪烁探测器气体电离探测器、半导体探测器、闪烁探测器)典典型技术指标对比型技术指标对比 探测器效率（探测器效率（）时间特性时间特性 能量分辨能量分辨 使用条件使用条件
9、价价位位气体电离探测器气体电离探测器 1%100s 20%低低 低廉低廉闪烁探测器闪烁探测器 10%0.01s 10%中中 一般一般半导体探测器半导体探测器 10%0.001s 0.1%高高 昂贵昂贵核技术应用中核探测技术采用的主要探测器历程核技术应用中核探测技术采用的主要探测器历程 5080年代年代 气体电离探测器为主要探测器气体电离探测器为主要探测器 半导体与闪烁探测器研制、测试、商品化的快速发展半导体与闪烁探测器研制、测试、商品化的快速发展 典型应用典型应用 单探测器或补偿与组合探测器单探测器或补偿与组合探测器 数据获取数据获取 计数为主计数为主 结果显示器结果显示器 率表与数码管率表与数码管8090年代 形成以闪烁探测器为主要探测器态势 精细实验成果用半导体探测器 工业应用仍较大量沿用气体电离探测器 主要探测器的闪烁探测器中,以无机NaI(Tl)闪烁体与有机塑料闪烁体为主 典型应用 单探测器或补偿与组合探测器 位置灵敏的探测器阵列 数据获取 计数 脉冲幅度(能)谱多窗口计数测量;脉冲幅度(能)谱测量;图象显示 结果显示器 液晶数字、脉冲幅度分布谱 图象显示器 计算机大量配用。谢谢
