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1、第3讲 核辐射探测器现状概述 1 概述 1.1 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 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 核技术应用、核物理发展的基础条件-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） 2 核辐射探测器的主要技术指标 2.1辐射能-信号转换效率 2.2响应时间与时间分辨率 2.3探测器效率 区分与探测效率的不同 2.4幅度或能量分辨率 2.5其他特性-化学与物理稳定性、潮解、耐温与温度 响应、耐辐照等 3 核辐射探测器的分类 气体电离探测器 半导体探测器 闪烁探测器-闪烁体光电倍
2、增管 热释光探测器 径迹探测器 自给能探测器 切伦科夫探测器 中子激活指示器等 3.1 气体电离探测器 电离室 正比计数管 G-M探测器 气体放电探测器 * N-V图 *BF3与3He正比计数管 现今概况要点: 1.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 器 3.阵列探测器广泛应用（集装箱检测装置） 3.2 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: 1. Ge(Li) 与Si（Li）半导体探测器
3、被HPGe半导体探测器 2. Au-Si面垒半导体探测器被PIPS半导体探测器取代 3.TeZnCd化合物半导体探测器商品化 ) 3.3 闪烁探测器-闪烁体光电倍增管（或光电管 ）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 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“当家”闪 烁体的位置； 2.BGO、CsI（
4、Tl、Na）与BaF2闪烁体的广泛应用与LaCl3(Ce)与 LaBr3(Ce)闪烁体研制成功； GSO LSO 4.阵列探测器的广泛应用（医用相机、医用与工业CT机、集装箱 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(MCP-PM)商品化 过氧正硅酸钆(铈)Gd2SiO5(Ce)-GSO 过氧正硅酸镥(铈)Lu2SiO5(Ce)-LSO 主要闪烁体核性能 对比表 * 137Cs源; 1cm3闪 烁体 NaI(Tl) BaF2 BGO GSO LSO LaBr3( Ce) 光输 出/% 100 4 ;20 13 15 20 75158 光衰减 /s 0.23 0.000
5、6 ;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 50 51 72 75 5966 最强 发射 /nm 415 225(快 ); 310(慢 ) 480430420400 3.4 热释光探测器 主要应用-个人剂量计 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(剂量计与读出仪) 3.5 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 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 *核
6、透膜技术 3.6 其他探测器 自给能探测器(Self-Powered Detector SPD) 3.6 自给能探测器(Self-Powered Detector SPD) 反应堆堆芯当家探测器 ， 是堆芯电离室的竞争对手- (51V,103Rh,107Ag与109Ag) 3.7 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 附1 常用探测器(气体电离探测器、半导体探测器、闪烁探测器)典 型技术指标对比 探测器效率（） 时间特性 能量分辨 使用条件 价 位 气体电离探测器 1% 100s 20% 低 低廉 闪烁探测器 10% 0.01s 10% 中 一般 半导体探测器 10%
7、 0.001s 0.1% 高 昂贵 附2 核技术应用中核探测技术采用的主要探测器历程 5080年代 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 典型应用 单探测器或补偿与组合探测器 数据获取 计数为主 结果显示器 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