辐射探测器
辐射剂量探测器的原理
辐射剂量探测器的原理辐射剂量探测器是一种用于测量辐射剂量的仪器。
辐射剂量是指辐射射线与物质相互作用所释放出的能量。
辐射剂量探测器的原理主要基于辐射与物质相互作用的过程。
当辐射穿过探测器中的某种物质时，它与物质中的原子或分子发生碰撞，并向其传递能量。
这些碰撞会导致电离和激发，产生电离辐射和非电离辐射。
探测器中最常用的物质是气体。
当辐射穿过气体时，它会与气体原子或分子碰撞并将其电离。
这样产生的离子和电子会在电场的作用下移动，形成电流。
通过测量这个电流的强度，可以确定辐射的能量和剂量。
辐射剂量探测器的工作原理可以分为三个步骤：辐射与物质的相互作用、电离效应和电流测量。
首先，当辐射穿过探测器时，它与物质中的原子或分子发生碰撞。
这些碰撞导致电离和激发。
电离是指辐射穿过后使原子或分子失去或获得电子。
激发是指原子或分子中的电子被提高到激发态。
其次，电离过程会产生自由电离的正离子和自由电子。
这些电离产物会在电场的作用下移动，并形成电流。
在辐射剂量测量中，探测器通常会施加一个电压，以加速电离产物的移动，从而增加电流的强度。
最后，电流的强度与辐射剂量之间存在一定的关系。
通过测量电流的强度，可以推断辐射剂量的大小。
不同类型的辐射剂量探测器对于不同的辐射类型有不同的响应特性。
如放射线探测器专门用于测量γ射线和X射线，而电离室则可以测量γ射线、X射线和质子等辐射。
总结一下，辐射剂量探测器通过测量辐射与物质相互作用引起的电离效应和产生的电流来测量辐射剂量。
这些探测器对于不同类型的辐射具有不同的响应特性，可以广泛应用于环境监测、医学诊断和核能安全等领域。
科学实验室用的辐射探测器说明书
3B SCIENTIFIC® PHYSICSIstruzioni per l’uso10/15 ALF1 Spinotto da 4 mm per ilcollegamento dell’anodo2 Anodo3 Supporto4 Spirale riscaldante5 Piastra catodica6 Connettore da 4 mm peril collegamento diriscaldamento e anodo I tubi catodici incandescenti sono bulbi in vetro apareti sottili, sotto vuoto. Maneggiare con cura:rischio di implosione!∙Non esporre i tubi a sollecitazionimeccaniche.∙Non esporre il cavi di collegamento asollecitazioni alla trazione.∙Il tubo può essere utilizzato esclusivamentecon il supporto D (1008507).Tensioni e correnti eccessive e temperaturecatodiche non idonee possono distruggere i tubi.∙Rispettare i parametri di funzionamento indicati.Durante il funzionamento dei tubi, possonoessere presenti tensioni e alte tensioni cherendono pericoloso il contatto.∙Eseguire i collegamenti soltanto congliapparecchi di alimentazione disinseriti.∙Montare e smontare il tubo soltanto con gliapparecchi di alimentazione disinseriti.Durante il funzionamento il collo del tubo siriscalda.∙Se necessario far raffreddare i tubi prima dismontarli.Il rispetto della Direttiva CE per la compatibilitàelettromagnetica è garantito solo con glialimentatori consigliati.Il diodo consente test fondamentali sull´effettoEdison (effetto termoionico), serve perdimostrare la dipendenza della corrente diemissione dalla potenza di accensione delcatodo incandescente, per il rilevamento dellelinee caratteristiche del diodo nonché l’uso deldiodo come raddizzatore.Il diodo è un tubo a vuoto spinto con unfilamento caldo (catodo) in tungsteno puro e unapiastra metallica circolare (anodo) in una sferadi vetro trasparente, sotto vuoto. Catodo eanodo sono disposti parallelamente tra loro.Questa forma costruttiva planare corrisponde alsimbolo del diodo tradizionale. La capacità dipotenza della grande struttura geometrica èstata migliorata fissando una piastra metallicacircolare a una delle guide del filamento caldo,in modo da determinare un campo elettrico piùuniforme tra catodo e anodo.Tensione di accensione: ≤ 7,5 V Corrente di accensione: ≤ ca. 3 A Tensione anodo: max. 500 V Corrente anodo: tip. 2,5 mA conU A= 300 V,U F = 6,3 V CC Lunghezza del tubo: ca. 300 mm Diametro: ca. 130 mm Distanza tra catodo eanodo: ca. 15 mmPer il funzionamento del diodo sono inoltre necessari i seguenti dispositivi:1 Portatubo D 1008507 1 Alimentatore CC 500 V (@230 V) 1003308 oppure1 Alimentatore CC 500 V (@115 V) 1003307In aggiunta si consiglia:Adattatore di protezione bipolare 10099614.1 Inserimento del tubo nel portatubi∙Montare e smontare il tubo soltanto con gli apparecchi di alimentazione disinseriti.∙Spingere completamente all'indietro il dispositivo di fissaggio del portavalvole.∙Inserire il tubo nei morsetti.∙Bloccare il tubo nei morsetti mediante i cursori di fissaggio.∙Se necessario, inserire un adattatore di protezione sui jack di collegamento del tubo.4.2 Rimozione del tubo dal portatubi∙Per rimuovere il tubo, spingere di nuovo all'indietro i cursori di fissaggio e rimuoverlo.5.1 Produzione di portatori di caricamediante un catodo incandescente (effetto Edison) nonché misurazione della corrente anodica in funzione della tensione di accensione del catodo incandescenteSono necessari inoltre:1 Multimetro analogico AM50 1003073 ∙Realizzare il collegamento come illustrato in figura 1. Collegare il polo negativo della tensione anodica al connettore da 4 mmcontrassegnato con il segno meno sul collo del tubo.∙Avviare il test con un riscaldamento freddo (tensione di accensione U F = 0 V).∙Variare la tensione anodica U A tra 0 e 300 V. In pratica non c’è pass aggio di corrente (< 0,1 µA) tra catodo e anodo, anche se in presenza di alte tensioni.∙Applicare una tensione di 6 V al riscaldamento finché diventa caldo.Aumentare gradualmente la tensione anodica e misurare la corrente anodica.∙Riazzerare la tensione di accensione e far raffreddare il riscaldamento. Quindi, con tensione anodica costante, aumentare gradualmente la tensione di accensione e osservare la corrente anodica I A.Con tensione di accensione costante, la corrente anodica aumenta con l’aumentare della tensione anodica.Con tensione anodica costante, la corrente anodica aumenta con l’aumentare della tensione di accensione.5.2 Rilevamento delle linee caratteristichedel diodo∙Realizzare il collegamento come illustrato in figura 1. Collegare il polo negativo della tensione anodica al connettore da 4 mm contrassegnato con il segno meno sul collo del tubo.∙Selezionare la tensione 4,5 V, 5 V e 6 V.∙Determinare la corrente anodica I A per la rispettiva tensione di accensione in funzione della tensione anodica U A. All’uopo, aumentare la tensione anodica in fasi da 40 V a 300 V.∙Riportare in un diagramma le coppie di valori I A- U A per la rispettiva tensione di accensione.Con l’aumentare della tensione anodica, la corrente anodica aumenta fino a raggiungere un valore di saturazione.Con l’aumentare della tensione di accensione, aumenta l’inte nsità della corrente anodica.5.3 Il diodo come raddrizzatoreSono necessari inoltre:1 Resistenza di 10 kΩ1 Generatore di tensione per una tensione di 16 V CA 1 Oscilloscopio∙Montaggio come illustrato in Fig. 3 con U F = 6,3 V e U A = 16 V CA.∙Sull’oscilloscopio osservare l’effetto raddizzante del diodo.Nel circuito anodico del diodo azionato con tensione alternata, è presente una corrente continua determinata dal blocco di una semifase.Fig. 1 Rapporto di dipendenza della corrente anodica dalla tensione di accensione e misurazione della correnteanodicaFig. 2 Linee caratteristiche del diodo. La corrente anodica in funzione della tensione anodicaFig. 3 Il diodo come raddrizzatore3B Scientific GmbH ▪ Rudorffweg 8 ▪ 21031 Amburgo ▪ Germania ▪ 。
闪烁探测器的工作原理
闪烁探测器的工作原理闪烁探测器是一种常用的辐射探测器，其工作原理基于闪烁效应。
闪烁效应是指当辐射粒子与探测材料相互作用时，引发探测材料中能量的吸收和发射，从而产生可见光的现象。
闪烁探测器的基本组成包括闪烁晶体、光电倍增管和信号处理电路。
首先，辐射粒子进入闪烁晶体时，会与晶体中的原子发生相互作用。
这些相互作用使得晶体中的电子从基态跃迁到激发态，并在很短的时间内返回基态。
在这个过程中，晶体吸收了辐射粒子的能量。
通过这种能量吸收，晶体中的原子被激发，形成了一个电子-空穴对。
接着，闪烁晶体中的电子-空穴对重新结合并释放出能量。
这部分能量以光子的形式发射出来。
光子的能量与辐射粒子入射时释放的能量成正比。
晶体中使用的材料通常是具有较高原子数和高密度的材料，如钠碘晶体、铯碘晶体等。
这些晶体在被激发后能够产生大量光子。
第三步，光子被闪烁晶体中的闪烁材料吸收，并使材料中的原子或分子从基态跃迁到激发态，由于激发态的电子处于不稳定状态，它们会以很短的时间内返回基态，并释放出与光子能量相等的光子。
这种光子的释放是有规律的，通常是快速且连续的。
然后，闪烁晶体中的光子进入到光电倍增管中。
光电倍增管是一种具有光电效应的真空管。
当光子进入光电倍增管后，会打击光电阴极上的电子，使其被弹出，形成电子云。
电子云受到倍增电场的作用，逐级倍增，最终形成一个带有大量电子的脉冲信号。
最后，这个电子信号经过信号处理电路进行放大、滤波、采集和计数等处理，得到最终的输出结果。
信号处理电路中通常会使用放大器、滤波器、模数转换器和多道分析器等设备。
通过这些设备的处理，闪烁探测器能够将辐射粒子的能量和入射强度转化为电信号输出。
总的来说，闪烁探测器的工作原理是通过辐射粒子与闪烁晶体相互作用，使得晶体中的电子-空穴对产生并释放出光子的能量。
光子进入光电倍增管中被放大形成电子信号，并经过信号处理电路处理得到最终结果。
闪烁探测器具有灵敏度高、能量分辨率好等优点，在核物理实验、医学影像学等领域得到了广泛的应用。
核辐射探测仪器基本原理及及指标
• 剂量当量 反映各种射线或粒子被吸收后引起的
生物效应强弱的电离辐射量。它不仅与吸收 剂量有关，而且与射线种类、能量有关，当 量剂量是在吸收剂量的基础上引入一与辐射 类型及能量有关的权重因子。
• 国际制单位：Sv（希沃特），1Sv=1J∙ kg-1 。
• 旧的专用单位：rem（雷姆）
1Sv=100rem
剂量当量（率）：单位时间引起的剂量当量。
• BS9521 X、γ剂量当量仪 • 测量范围： • 剂量当量率：0~2500uSv/h • 累积剂量当量0~9999.99mSv
• 有效剂量 • 在全身受到非均匀性照射的情况下，受照
组织或器官的当量剂量（HT）与相应的组 织权重因子（WT）乘积的总和即为有效剂 量
• 响应：系统在激励作用下所引起的反应。 • 能量响应：指放射性测量仪（辐射仪）测量剂
量（µSv/h）相同但能量（Kev）不同的X、γ 射线时，仪器读数显示的差异。
• 放射性核素不同，其发射出的射线的能量也各 不同，有时同一种同位素，它能发射出几种不 同能量的 射线，如241Am的γ射线能量为 59Kev、137Cs γ射线能量为661Kev。X光机 因不同的使用场所所加的高压不同。其发出的 X射线能量也不一样。 。
例如：BS9521型智能化X、γ辐射仪 能量响应：≤±20%（相对于137Cs） 137Cs半衰期为：30年 能量为662keV
• 能量分辨率
Байду номын сангаас
3、测量相关的指标
• 计数（率） 仪器对某一能量或者能量段响应次数的总
和 单位时间的计数成为计数率 计数率单位：
cps 每秒计数 cpm 每分钟计数 cph 每小时计数
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辐射探测设备
辐射探测设备
辐射探测设备是一种用于探测和测量辐射剂量和辐射能量的装置。
它可以用于监测核辐射、天然辐射和人造辐射等环境中的辐射水平。
常见的辐射探测设备包括以下几种：
1. Geiger-Muller计数管：是一种最常见和广泛使用的辐射探测器。
它使用气体放大器和电子计数器来测量辐射剂量，并以每分钟计数率的形式输出结果。
2. 闪烁体探测器：包括闪烁闪光管、闪烁晶体和闪烁纤维。
当辐射粒子与闪烁体相互作用时，会产生可见光或荧光，这些光信号可以被探测器捕获并转换为电信号。
3. 磁谱仪：用于测量辐射的能谱信息，可以确定辐射源和能量分布。
它通常使用半导体探头或闪烁探头。
4. 电离室：是一种较大的探测器，用于测量辐射剂量，并提供较高的灵敏度和准确性。
它通过测量被辐射物质中产生的电离电荷来测量辐射。
5. 高能探测器：用于测量高能辐射，如γ射线和X射线。
常见的高能探测器包括针对不同能量范围的探测器，如闪烁探测器和硅探测器等。
这些辐射探测设备在核能、医疗、环境监测和工业领域等方面
具有重要的应用，可帮助人们了解和控制辐射风险，保护人类和环境的安全。
核辐射三大探测器 半导体
核辐射检测在半导体器件性能测试中的应用 核辐射探测器的原理和种类 核辐射探测器在半导体器件性能测试中的优势和局限性 核辐射探测器在半导体器件性能测试中的实际应用案例
半导体化：随着半导体技术的不断发展核辐射探测器也在不断向半导体化方向发 展以提高探测器的灵敏度和精度。
微型化：随着微电子机械系统（MEMS）技术的不断发展核辐射探测器也在不断 向微型化方向发展以便更好地应用于便携式设备和航空航天领域。
智能化：随着人工智能技术的不断发展核辐射探测器也在不断向智能化方向发展 以提高探测器的自动化和智能化水平。
多功能化：随着核辐射探测器技术的不断发展探测器的功能也在不断扩展除了能 够检测核辐射外还可以检测其他有害物质和生物分子等。
核辐射探测器在半 导体行业中的重要 性
核辐射探测器在半 导体行业的发展趋 势
汇报人：
半导体核辐射探测器按能量范围分类：高能、中能、低能探测器 按材料分类：硅探测器、锗探测器、硒探测器等 按结构分类：点接触型、PN结型、MIS结构型等 按工作原理分类：脉冲计数、闪烁计数、热释光计数等
优点：高能量 分辨率、高探 测效率、低成
本
缺点：易受温 度影响、易受 电磁噪声干扰、 能量分辨率较
核辐射探测器在半 导体行业的应用前 景
核辐射探测器在半 导体行业中面临的 挑战与机遇
核辐射探测器市场规模持续增长未来 市场潜力巨大。
核辐射探测器在半导体行业的应用越 来越广泛成为行业发展的重要支撑。
随着技术的不断进步核辐射探测器 的性能和精度不断提高为半导体行 业的发展提供了更好的保障。
核辐射探测器的市场需求不断增长未 来市场前景广阔。
灵敏度：选择 高灵敏度的探 测器能够更好 地检测到核辐
射。
核电子学与核仪器
1．说明：核辐射探测器辐射探测器是将入射射线的信息(能量、强度、种类等)转换成电信号或其它易测量信号的转换器，即传感器或换能器。
是用来对核辐射和粒子的微观现象，进行观看和研究的传感器件﹑装置或材料。
2．核辐射探测的要紧内容有哪些？辐射探测的要紧内容有：记录入射粒子的数量(射线强度)，测定射线的种类，确信射线的能量等。
应用要求不同，探测的内容可能不同，利用的辐射探测器也可能不同。
3．常见的核辐射探测器按工作原理可分成哪几类？常见的辐射探测器，按工作原理可分成以下几类:①利用射线通过物质产生的电离现象做成的辐射探测器，例如，电离室、半导体探测器等。
②利用射线通过物质产生荧光现象做成的探测器，例如，闪烁计数器。
③利用辐射损伤现象做成的探测器，例如，径迹探测器。
④利用射线与物质作用产生的其他现象，例如，热释光探测器。
⑤利用射线对某些物质的核反映、或彼此碰撞产生易于探测的次级粒子做成的探测器，例如，中子计数管。
⑥利用其他原理做成的辐射探测器。
4．闪烁计数器由哪几个部份组成？答：闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管等组成。
5．核辐射探测器输出的脉冲，其哪些参量与射线强弱、能量大小有着什么样的定性关系？入射射线强时，单位时刻内产生的脉冲数就多一些；入射粒子能量大时，产生的光子就多，脉冲幅度就大一些，从这些情形即可测知射线的强度与能量。
6．对用作核辐射探测器的闪烁体有哪些要求？①闪烁体应该有较大的阻止本领，如此才能使入射粒子在闪烁体中损耗较多的能量，使其更多地转换为光能，发出较亮的闪光。
为此，闪烁体的密度及原子序数大一些对测量γ射线是适合的。
②闪烁体应有较大的发光效率(也称转换效率)。
③闪烁体对自己发出的光应该是透明的，如此，闪烁体射出的光子能够大部份(或全数)穿过闪烁体,抵达其后的光电倍增管的阴极上，产生更多的光电子。
④闪烁体的发光时刻应该尽可能短。
闪烁体的发光时刻越短，它的时刻分辨能力也就越强，在必然时刻距离内，能够观测的现象也就更多，能够幸免信号的重叠。
核辐射探测仪器基本原理及及指标课件
这些仪器通过测量放射性药物的分布 和代谢，以及放射性粒子的释放，为 医生提供准确的诊断和治疗方案，提 高治疗效果。
核辐射探测仪器在安全检测领域的应用
核辐射探测仪器在安全检测领域主要用于检测放射性物质、爆炸物和毒品等违禁品，保障公共安全。
研究。
环境监测
用于检测核设施周围的 环境放射性水平，保障
公众健康和安全。
02
核辐射探测仪器基本原理
核辐射基本知识
核辐射定义
核辐射是指由原子核内部 释放出的射线，包括α射 线、β射线和γ射线等。
核辐射来源
核辐射主要来源于放射性 物质、核反应堆、核武器 等。
核辐射特性
核辐射具有穿透性强、能 量高、电离能力强等特点 。
按测量原理分类
可分为计数型和能量型两 类，计数型主要测量射线 的数量，能量型主要测量 射线的能量。
核辐射探测仪器应用领域
医学诊断和治疗
用于检测肿瘤、癌症和 其他疾病，以及放射治
疗中的剂量监测。
工业检测和控制
用于检测产品的放射性 污染、无损检测、工艺
控制等。
科研实验
用于物理、化学、生物 学和医学等领域的实验
核辐射探测仪器基本原理及指标课 件
目录
• 核辐射探测仪器概述 • 核辐射探测仪器基本原理 • 核辐射探测仪器性能指标 • 核辐射探测仪器发展现状与趋势 • 核辐射探测仪器实际应用案例
01
核辐射探测仪器概述
核辐射探测仪器定义
01
核辐射探测仪器是一种用于测量
核辐射的设备，能够检测和测量
放射性物质发出的各种射线，如α
05
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工作原理：辐射探测器的工作原理基于粒子与物质的相互作用。
当粒子通过某种物质时，这种物质就吸收其全部或部分能量而产生电离或激发作用。
如果粒子是带电的，其电磁场与物质中原子的轨道电子直接相互作用。
（库仑力）
如果是γ射线或X射线，则先经过一些中间过程，发生光电效应、康普顿效应或产生电子对，把部分或全部能量传给物质的轨道电子（二次电子），再产生电离或激发。
对于不带电的中性粒子，例如中子，则是通过核反应产生带电粒子，然后造成电离或激发。
辐射探测器就是用适当的探测介质作为与粒子作用的物质，将粒子在探测介质中产生的电离或激发，转变为各种形式的直接或间接可为人们感官所能接受的信息。
探测器接收到入射粒子后，立即给出相应的电信号，经过电子线路放大、处理，就可以进行记录和分析。
工作过程:
入射粒子射入探测器，与探测器中的介质作用致使其激发或电离，在这个过程中入射粒子的能量发生损耗，这部分能量称为沉积能量，探测器通过某种机制将沉积能量转化为输出信号，从而反映辐射信息。
如果入射粒子不带电（如γ射线、X射线、中子），则利用其与探测介质作用产生二级电子或重带电粒子，从而实现能量的沉积。
入射带电粒子与物质原子的轨道电子发生库仑相互作用而损失能量，轨道电子获得能量。
• 电离：电离的结果形成一对正离子和自由电子。
若内壳层电子被电离后，该壳层留
下空穴，外层电子跃迁来填补，同时放出特征x 射线或俄歇电子。
• 激发：当电子获得能量较少，不足以克服原子核的束缚成为自由电子，将跃迁到较
高的能级。
处于激发态的原子不稳定，作短暂停留后，将从激发态跃迁回到基态，退激时，释放的能量以荧光的形式发射出来。
利用电离或激发效应来记录入射粒子是绝大多数探测器的物理基础。
它们的差别在于记录方式不同，大致分为：
（1） 收集电离电荷的探测器主要收集电离效应产生的大量正负离子，记录它们
的电荷所形成的电压或电流脉冲。
这类探测器必须加上适当的工作电压，形成电场以有效收集电荷。
如气体探测器、半导体探测器。
（2） 收集荧光的探测器被带电粒子激发的原子退激时发出荧光。
由于荧光很弱，
需要通过一定的转换放大，即把光脉冲转换成较大的电脉冲——光电倍增管。
如闪烁计数器等。
γ射线探测基本原理：
γ射线与物质的相互作用主要有三个过程：光电效应、康普顿散射和电子对效应。
在三种效应中，每个γ光子都是在一次作用中就损失其全部能量或相当大部分能量，并发射出电子。
正是这些电子使得探测γ射线成为可能。
中子探测基本原理：
中子与物质相互作用主要是中子与原子核的强相互作用，即核反应。
探测中子就是探测中子与原子核核反应产生的次级粒子。
• 核反冲法是记录中子与原子核弹性散射后的反冲核。
反冲核具有电荷，可以作为带
电粒子记录。
记录了反冲核，就探测到中子。
该方法主要用于探测快中子。
反冲核越小获得的能量越，实际中测量沿入射中子束方向张角为±10度的反冲质子，此时探测器接收到的质子数较多，反冲质子的能量粗略地等于入射中子能量。
核反冲法探测中子时应选择轻核物质做靶材料。
• 核反应法主要用于测量慢中子通量。
a(入射粒子)+A(靶核)→b(出射粒子)+B(剩余核)
都是放热反应，反应放出的能量变成次级粒子的动能。
σ0是热中子的反应截面，都
很大。
实际应用最广的是反应。
因为硼材料比较容易得到，气态可选用BF 3气体，固态有氧化硼、碳化硼等。
天然硼中10B 含量较高，易浓缩。
• 核裂变法就是通过记录中子与重核作用产生的裂变碎片来探测中子的方法。
裂变放
出能量200MeV ，两个裂变碎片带走170MeV 的能量。
入射中子能量远小于它，故该法不能测量中子能量，主要测中子通量。
224cos ()n n n m M E E m M ϕ=+反冲2224cos cos (1)n n A E E E A ϕαϕ∴==+反冲333300.764532710(,)n He p T MeV He n p T
σ+→++±，＝靶， 636304.7809414,)n Li T MeV Li n T ασα+→++=±，靶， （10710702.79238379,)n B Li MeV B n Li ασα+→++±，＝靶， （107(,)B n Li
α
带电粒子通过气体时，与气体原子核外电子发生库仑作用，入射粒子损失部分能量，气体原子则电离或激发。
轨道电子获得的能量足以克服原子的束缚成为自由电子，形成电子－离子对。
脉冲电离室：
记录单个辐射粒子，主要用于测量重带电粒子的能量和强度。
电流电离室：
记录大量粒子平均效应，主要用于测量X、g、b 和中子的强度或通量。