热释光探测器
热释光探测器的结构组成
热释光探测器的结构组成
热释光探测器是一种测量样品放射性元素含量的仪器，其结构组成包括以下几个部分。
1.样品仓：热释光探测器的样品仓通常由铝制成，具有较高的热传导性能，可以快速将样品加热到高温。
2.激发光源：热释光探测器的激发光源通常采用紫外线灯或蓝光二极管，可以在样品中激发释放出的电子激发，使其产生瞬时较强的荧光信号。
3.光电倍增管：热释光探测器的光电倍增管是用于放大荧光信号的重要部分，其数量和放大倍数直接影响到探测器的灵敏度和分辨率。
4.数据采集系统：热释光探测器的数据采集系统通常包括高速模数转换器、计算机和数据处理软件等组成部分，可以将荧光信号转换为数字信号并进行数据处理。
总之，热释光探测器是一种非常重要的测量放射性元素含量的仪器，其完整的结构组成可以为我们提供准确的测量结果。
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热释光探测器及应用 ppt课件
（能够提供新的规格的探测器和按照用户要求提供）
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防化研究院 热释光探测器的最新研究进展
新材料LiF:Mg,Cu,Na,Si/LiF:Mg,Cu,Si的研究： LiF:Mg,Cu,Si 是组织等效的 LiF 热释光探测器的新的一族，具 有好的热稳定性，较小的残余信号， Si 代替 P 有较好的化学和 环境稳定性，该材料具有一定的研究价值。韩国在该探测器的 研究走在了前面，但他们的材料的热稳定性较差。
热释光探测器及应用
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热释光探测器及发展动态
防化研究院热释光探测器研究简介
GR-100和GR-200性能 GR-100和GR-200规格 防化研究院有关探测器的最新研究进展 热释光探测器选择 热释光剂量测量技术 几个关注的问题
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防化研究院热释光探测器研究简介
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LiF:Mg,Cu,P粉末、玻璃管状和片状探测器的 优缺点
LiF:Mg,Cu,P粉末探测器：
1 ）热释光灵敏度较 LiF:Mg,Cu,P 片状探测器低，但
灵敏度为LiF:Mg,Ti的30倍以上。2）在实际应用中可 以任意选取不同的重量用塑料管制成个人剂量计，即 经济又实用，在国内有不少应用。 3 ）由于它的物理 状态为粉末，颗粒度的表面积大，产生的非辐射感生 热释光高，且涨落大，所以它的本底剂量大，探测阈 和信噪比均不如LiF:Mg,Cu,P片状探测器。4）操作不 方便。
240 至 700℃退火温度对 LiF:Mg,Cu,P 热释光发射谱的影响 研究：主要研究热处理如何影响陷阱中心和发光中心。首 次提出了退火温度低于 300℃时，热释光灵敏度随退火温 度增加而降低是由于热辐射对载流子陷阱破坏作用；退火 温度超过 300℃时，发射光谱向短波方向移动，发光中心 受到破坏。从而解释了 LiF:Mg,Cu,P 的发光机理， Cu 的作 用以及灵敏度的热损失和恢复机理。 19 ppt课件
热释电红外探测器
热释电红外探测器热释电红外传感器是一种红外光传感器， 属于热电型器件，当热电元件PZT 受到光照时能将光能转换为热能，受热的晶体两端产生数量相等符号相反的电 荷，如果带上负载就会有电流流过，输出电压信号。
热释电效应及原理在自然界，任何高于绝对温度（-273K ）的物体都将产生红外光谱，不同温 度的物体释放的红外能量的波长是不一样的， 因此红外波长与温度的高低是相关 的，而且辐射能量的大小与物体表面温度有关。
当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象， 被称为热释电 效应。
通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自 由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时，晶体结构中的正 负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗 尽的状况正比于极化程度，图1表示了热释电效应形成的原理图1热释电效应形成原理热释电传感器利用的正是热释电效应， 是一种温度敏感传感器。
它由陶瓷氧 化物或压电晶体组件组成，组件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有 △ T 的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷 △ Q ,即在两电极之间产 生一微弱电压△ V 。
&那电何*© 0 0 0 0 ❺ © 0 @ O © © © ® 倫条杵T[K]r~S極化T+ATIKJ能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电组件， 其常用的材料有单 晶（LiTaO3等）、压电陶瓷（PZT 等）及高分子薄膜（PVFZ 等）。
当以LiTaO3为代表的热释电材料处于自极化状态时，吸收红外线入射波后， 结晶的表面温度改变，自极化也发生改变，结晶表面的电荷变得不平衡，把这种 不平衡电荷的电压变化取出来，便可测出红外线。
热释电材料只有在温度变化时 才产生电压，如果红外线一直照射，则没有不平衡电压，一旦无红外线照射时， 结晶表面电荷就处于不平衡状态，从而输出电压。
热释光探测仪
热释光产生的原因
• 1.自然界中存在天然放射性元素，而这些自 然环境中的晶体（通常称为缺陷晶体）晶 格并不完整。这些缺陷晶体长期受到天然 辐射（如α、β、γ、x作用），积累了相当 的能量，把这些晶体加热，将观察到热释 光现象。光的强度与所受核辐射大小成正 比。
• 2.某些发光材料,在较低温度下被激发,激发 停止后,发光很快消失,当温度升高时,其发光 强度又逐渐增强的现象.热释光的产生是由 于电子陷阱（就是前一张幻灯片所述的缺 陷晶格）能级俘获了大量的电子,电子在热 的扰动下再次回到导带后,和发光中心复合 发光。
• 随着科研和生活的需要,对热释光剂量学材 料的要求(如较宽的线性剂量响应范围、高 灵敏度、重复使用性好等)逐渐提高，研究 人员又开发了CaSO4：Mn， CaF2 ：Mn ，Li2B4O7 ：Cu，MgSiO4 等新型热释光 材料。
热释光探测器的定义
• 热释光探测器是利用热致发光原理测量核 辐射的装置。具有晶体结构的某些固体， 常含有多种晶格缺陷（如一些原子或离子 缺位或加入某些外来杂质等），它们能吸 引异性电荷形成“陷阱”。当射线照射时 ，在固体中产生的电子和正离子被其俘获 。检测时加热固体，则释放的电子和正离 子与固体其他部分的异性电荷复合并发光 。其发光光线穿过并导至光电倍增管产生 光电流，再经直流放大器放大，最后通过 记录器记录。
1.热释光过程 1.热释光过程
F中心：俘获电子 中心： 中心 靠近导带 H中心：俘获空穴 中心： 中心 靠近价带 F中心和 中心 中心和H中心 中心和 都处于禁带中。 都处于禁带中。
• 当带电粒子穿过介质时有两种情况： • 1.核外电子获得的能量足够使原子电离（即 电子由满带进入导带）。 • 2.电子获得的能量不足以使它到达导带， 只能使它到达激子带 （介于满带导带之间 的能带），这时产生的电子----空穴就称为 “激子”。激子可以在晶格中运动，但是 不导电。
热释电探测器介绍
热释电红外线传感器热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。
当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。
人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。
在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
被动式热释电红外探头的工作原理及特性：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
人体发射的10UM 左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。
红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。
所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。
述热释电红外探测器的使用场合
述热释电红外探测器的使用场合
热释电红外探测器是一种可以探测红外线辐射的传感器，它可以
感知人体或者动物的体表温度发射的红外线以及其他物体的较高温度。
由于其无需光照就可以工作，因此适合用于光线较暗或者没有光线的
环境，比如夜晚或者低照度地区。
热释电红外探测器广泛应用于安全
监控与防护、消防报警、智能家居、航空航天、无人驾驶等领域。
在
安防领域，热释电红外探测器常用于检测人员进入禁止区域、门禁系统、区分人与动物等方面。
在无人驾驶领域，热释电红外探测器用于
识别障碍物，避免车辆与行人碰撞。
在智能家居方面，热释电红外探
测器可作为智能门锁、智能灯光等智能设备的重要组成部分，来提高
整个智能家居的安全性和便利性。
热释电红外探测器组成和原理
热释电红外探测器组成和原理1热释电红外探测器的组成 (1)1.1热释电红外传感器的结构 (1)1.2热释电红外探测器的光学系统 (2)2热释电红外探测器的原理 (5)在过去的几十年里，传感器这一用语经历了从诞生到家喻户晓的过程。
今天很难找到一个科学领域或产业部门能够完全脱离传感器而存在。
热释电红外传感器作为热释电红外探测器的核心部件因其新颖的工作原理越来越受到人们的关注。
本章将先介绍热释电红外探测器的工作原理，并深入分析热释电红外传感器的工作原理，然后对热释电红外探测器的组成和关键技术做详细介绍。
1热释电红外探测器的组成目前市场上的热释电红外传感器是探测器的核心器件。
如图1所示。
它的主要部分是由高热电系数的材料制成尺寸约在2×1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件、并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度变化而产生的干扰。
热释电红外传感器的作用主要是探测接收红外辐射并将其转换为微弱的电压信号。
下面小节中将对热释电红外传感器的热释电效应做详细分析介绍。
图1 热释电红外探测器的基本组成1.1热释电红外传感器的结构热释红外传感器和热电偶一样是基于热电效应的热电型红外传感器。
不同的是，它的热释电系数远远高于热电偶，其内部的热电元件采用高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化强度随温度的变化而变化。
为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，在工艺上将两个特征一致的热电敏感元反向串联接成差动平衡电路，它能以非接触式探测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。
典型的热释电红外传感器结构如图2所示，热释电陶瓷敏感元件、场效应管和偏置高阻被封在管壳内。
器件的性能不仅与敏感元件本身的特性有关，与敏感元件的物理尺寸、固定方式、以及偏置电阻的大小和场效应管的类型也有关。
红外窗口的性能、器件密封方式以及外围电路的特性都会影响器件的探测效率。
图2 热释电红外传感器内部结构热释电红外传感器是以探测人体辐射为目标，所以热释电元件对波长为m 12~8左右的红外辐射必须非常敏感。
肿瘤放疗中剂量测量用热释光探测器的基本特性研究
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3.激子·当电子穿过介质时，核外电子获得的能量足 够使原子电离，即电子由满带进入导带，但若电 子获得的能量不足以使他到达导带，而只能到达 激子带，这是产生的电子~空穴对就叫激子
4.热释光（thermoluminescence，简称TL ）·固体 在受辐射作用后积蓄的能量在加热过程中以光的 形成释放出来的一种物理现象。这种现象是一次 性的，也就是固体在受辐射作用后，只有第一次 被加热时才会有光被释放出来。在以后的加热过 程中，除非重新再接受辐射作用，否则将不会有 发光现象。
热释光探测器（TLD）
TLD • 储存接收的能量，测量时使其发光，由光
强推算所受积累剂量
• 具有体积小，能量响应好，灵敏的高，使 用方便，可测X，γ，n等诸多射线的优点
• 同时广泛应用于辐射防护，放射医学，放 射生物学，地质学，考古学和环境保护等 领域
H中心：俘获空穴 靠近价带
F中心和H中心 都处于禁带中。
3.发光曲线
˙发光曲线是TLD的一个主要 特性； ˙激活剂浓度对发光曲线的形 状和峰高有很大的影响（如 左图）； ˙多峰发光曲线； ˙电离辐射的水平、品质对发 光曲线的形状和峰高有影响； ˙TLD测量吸收剂量的方法： 积分法和峰高法。
积分法测量结果更精确 一些，因为峰高与加热测量 时的升温速率有关。
基本概念
1.陷阱·据固体能带理论， 热释光材料中电子 的能量状态不是分立的，而是由许多靠的 很紧的能级组成的能带，并存在多种原因 造成的晶格缺陷，形成深度不同陷阱能级
2.满带~禁带~导带·晶体中处于基态的已被电 子沾满的容许能带为满带，没有被电子填 入或尚未填满的允许能带为导带，禁带将 满带和导带分开
热释光产生原理
激子可以在晶格中运动，但不导电，电子或 空穴在晶格中运动过程中，可能被陷阱俘 获而落入深度不同的陷阱能级或被杂质原 子在禁带所形成的能级中，这些被俘获的 电子，只有通过加热获得能量才能重新被 激发到导带，而由导带跳回满带时会将激 发能以光的形式辐射出来
1.热释光过程
F中心：俘获电子 靠近导带