第五章辐射测量的基本仪器一
第四章 积分球 分布光度计
• §4-1理想积分球原理及光通量标准灯 • §4-2积分球实际结构及球内壁的喷涂 • §4-3相对比较法测总光通量 • §4-4影响积分球测量精度的因素及其修正方法 • §4-5分布光度计测量光通量的原理和装置
§4-1理想积分球原理及光通量标准灯
• 理想积分球的条件： ①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处
相等 ②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光
线具有相同的漫反射比 ③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实
物的抽象光源
• 理想积分球原理： １.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层 ②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m、
2m、3m等 ③球壁上开一小窗口,其直径d∝r(灯的尺寸） ④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线
4 r 2E
上式中r、ρ均为常数,球壁上任何位置的E与光 源S的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁 上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
原理:标准光源的光通量已知ΦS,EρS可测得,在待 测光源的EρX测得后,即可用相对比较法测得 待测光源的Φ总即为球型光度计测量光源总光 通量的原理。
①把标准灯装在球心点燃5-10分钟,记下光电流is 后,把电源关掉,取下标灯
②装上待测灯点燃5-15分钟待其稳定后,记下光电 流ix、P灯（U灯、I灯）
③据Φx=(is/iБайду номын сангаас)·Φs计算出灯的总光通量,并由 η=Φ/P电算出待测灯的光效（注：应多次测量求 平均值）
• 注意事项：
1.光通球质量好 2.标灯与待测灯均在额定电压下工作稳定性要好： （频率：50±0.5Hz 电压：220±0.2V） 3.光通量偏离完好性较远应多测几次求平均值(至
同理：E4 E3 2E2
E5 E4 2E3 3E2
则M点的总照度EM为:
EM E1 E2 E3 E1 E2 (1 2 )
EM
E1
1
1
E2
E1 1
4 r2
E1 E
故用小挡屏挡住S直接射向M点的光线时，则E1=0
EM
E
1
4 r 2
1
架、灯头、挡屏等
2.积分球原理：
设光源S直接在球内任一点建立的照度EA，在M处
的照度为EM，A处dS发生第一次漫射出度为：M Ea
故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度为：
L0 EA /
s
M
ds
A处dS发生漫射在M处产生的二次照度为: A
dE2
L ( AM )2
cos2 ds
L ds ( AM )2
§4-2 积分球实际结构及球内壁的喷涂
• 光通球的实际结构示意图：
(
滤光片
)
光电池
A
S
1
B
3r
余弦角度补偿器
中性减光片 可变光栏
• 球体的要求：
1.采用不易变形以及不易受环境影响的材料制成 2.球内表面应光滑,力求各处曲率半径相同 3.球的密闭性要好 4.为减小测量误差,灯应安装在球心 5.灯的支架应采用细金属管,里边装电线 （应尽量减少球内部件的件数和部件的体积）
E x
x 4 r2
1
②
由①/②得：
ES
/
E x
S
/ x
x
E x E S
S
若探测器在线性范围内工作,i∝E则有：
x
ix is
S
is、ix 分别为标灯和待测灯的电流可测出，Φs 标灯的光通量已知,由上式便可得到待测灯的光通
量Φx,若测出P灯或U灯、I灯,也可计算出灯的光效 η=Φ/P电
• 测量步骤：
际情况与理想条件不符合会带来测量误差,故需 修正
• 自吸收产生的误差和修正：
1.待测灯与标灯在光通球里对光通量的吸收不同而 产生误差
因此： 要求灯的最大尺寸不超过球体直径的1/6-1/10
• 球内壁的喷涂：
1.球内壁喷涂白色涂料(硫酸钡或氧化镁)使积分球 具有良好的光谱漫射特性和较小的光谱选择性
2.内壁喷涂方法： ①喷涂前用砂纸去锈、磨光,然后用汽油清洗干净,
如果表面凹凸不平,则用油灰找平并喷上一层白色 无光底漆,最后再喷涂料 ②喷涂时用喷雾器进行喷涂,不用手工喷涂,一般干
少测量3次) ➢ 思考：根据以上要求实际测量时的测量步骤？
§4-4 影响积分球测量精度的因素及其修正 方法
• 光通球测光源光通量的假定：
1.球内壁是均匀的理想漫射层，服从朗伯定则 2.球内壁各点的反射率相等 3.球内壁白色涂层的漫射是中性的 4.球半径处处相等，球内除灯外无其他物体存在 5.窗口材料是中性的，其E符合照度的余弦定则.实
• 挡屏的放置：
1.挡屏的中心在球心与窗口的中心连线上，离球心 r/3处
2.设光源的最大尺寸为2b,窗口的直径为2a,挡屏的 半径为d如下图所示:
A
1 3r
C
2 3r
d
2b
2a
c
B
D
则有：
c
2r 3
c
2 (b a) d
a
2 (b a)
ba r
3
3
分析： b↑→d↑→sAB↑、sCD↑→测量误差↑
(
AM r
/
2
2)
2
L ds 4r 2
上式代入得
dE2
EA 4 r2
ds
整个球面发生一次漫射在M处建立的二次照度为：
E2 dE2 4 r2 EAds 4 r2
类似分析为：二次漫射光线在M处建立的三次照度
为：
dE3 E2ds / 4 r2 E3
dE3
E2 4 r2
ds E2
一层喷一层,每层厚度为0.5-1.5mm之间,喷10次 以上
§4-3 相对比较法测总光通量
• 测量前准备工作：
1.在球内点燃一只白炽灯去潮气,使球内壁漫发射 稳定和预照光电池使其稳定
2.测量时依次点燃标准灯和待测灯
• 相对比较法测量光源总光通量原理：
装标灯在球心：
ES
S 4 r 2
1
①
装待测灯在球心：
• 光通量标准灯
1.满足标准灯的条件： ①有一定的强度和光谱能量分布 ②发光稳定 ③具有很好的重复性 ④制备和使用方便
(光通量标准灯的供电监测系统和光强标准灯相同) 2.国产标准灯种类：
BDT、BDP和BDX型
3.使用注意事项： ①标准灯在标定量值前,要按规定在超压5%的情况 下,老化40-50小时,并进行稳定性实验,再经国家计 量部门标定量值后逐级传递到使用部门.低级标灯 稳压供电,高级标灯稳流供电 ②标灯使用过程中要严格按照标准、规则执行,根 据测试要求选用适当级别的标灯,并按规定定期到 计量部门检定。
• §4-1理想积分球原理及光通量标准灯 • §4-2积分球实际结构及球内壁的喷涂 • §4-3相对比较法测总光通量 • §4-4影响积分球测量精度的因素及其修正方法 • §4-5分布光度计测量光通量的原理和装置
§4-1理想积分球原理及光通量标准灯
• 理想积分球的条件： ①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处
相等 ②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光
线具有相同的漫反射比 ③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实
物的抽象光源
• 理想积分球原理： １.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层 ②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m、
2m、3m等 ③球壁上开一小窗口,其直径d∝r(灯的尺寸） ④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线
4 r 2E
上式中r、ρ均为常数,球壁上任何位置的E与光 源S的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁 上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
原理:标准光源的光通量已知ΦS,EρS可测得,在待 测光源的EρX测得后,即可用相对比较法测得 待测光源的Φ总即为球型光度计测量光源总光 通量的原理。
①把标准灯装在球心点燃5-10分钟,记下光电流is 后,把电源关掉,取下标灯
②装上待测灯点燃5-15分钟待其稳定后,记下光电 流ix、P灯（U灯、I灯）
③据Φx=(is/iБайду номын сангаас)·Φs计算出灯的总光通量,并由 η=Φ/P电算出待测灯的光效（注：应多次测量求 平均值）
• 注意事项：
1.光通球质量好 2.标灯与待测灯均在额定电压下工作稳定性要好： （频率：50±0.5Hz 电压：220±0.2V） 3.光通量偏离完好性较远应多测几次求平均值(至
同理：E4 E3 2E2
E5 E4 2E3 3E2
则M点的总照度EM为:
EM E1 E2 E3 E1 E2 (1 2 )
EM
E1
1
1
E2
E1 1
4 r2
E1 E
故用小挡屏挡住S直接射向M点的光线时，则E1=0
EM
E
1
4 r 2
1
架、灯头、挡屏等
2.积分球原理：
设光源S直接在球内任一点建立的照度EA，在M处
的照度为EM，A处dS发生第一次漫射出度为：M Ea
故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度为：
L0 EA /
s
M
ds
A处dS发生漫射在M处产生的二次照度为: A
dE2
L ( AM )2
cos2 ds
L ds ( AM )2
§4-2 积分球实际结构及球内壁的喷涂
• 光通球的实际结构示意图：
(
滤光片
)
光电池
A
S
1
B
3r
余弦角度补偿器
中性减光片 可变光栏
• 球体的要求：
1.采用不易变形以及不易受环境影响的材料制成 2.球内表面应光滑,力求各处曲率半径相同 3.球的密闭性要好 4.为减小测量误差,灯应安装在球心 5.灯的支架应采用细金属管,里边装电线 （应尽量减少球内部件的件数和部件的体积）
E x
x 4 r2
1
②
由①/②得：
ES
/
E x
S
/ x
x
E x E S
S
若探测器在线性范围内工作,i∝E则有：
x
ix is
S
is、ix 分别为标灯和待测灯的电流可测出，Φs 标灯的光通量已知,由上式便可得到待测灯的光通
量Φx,若测出P灯或U灯、I灯,也可计算出灯的光效 η=Φ/P电
• 测量步骤：
际情况与理想条件不符合会带来测量误差,故需 修正
• 自吸收产生的误差和修正：
1.待测灯与标灯在光通球里对光通量的吸收不同而 产生误差
因此： 要求灯的最大尺寸不超过球体直径的1/6-1/10
• 球内壁的喷涂：
1.球内壁喷涂白色涂料(硫酸钡或氧化镁)使积分球 具有良好的光谱漫射特性和较小的光谱选择性
2.内壁喷涂方法： ①喷涂前用砂纸去锈、磨光,然后用汽油清洗干净,
如果表面凹凸不平,则用油灰找平并喷上一层白色 无光底漆,最后再喷涂料 ②喷涂时用喷雾器进行喷涂,不用手工喷涂,一般干
少测量3次) ➢ 思考：根据以上要求实际测量时的测量步骤？
§4-4 影响积分球测量精度的因素及其修正 方法
• 光通球测光源光通量的假定：
1.球内壁是均匀的理想漫射层，服从朗伯定则 2.球内壁各点的反射率相等 3.球内壁白色涂层的漫射是中性的 4.球半径处处相等，球内除灯外无其他物体存在 5.窗口材料是中性的，其E符合照度的余弦定则.实
• 挡屏的放置：
1.挡屏的中心在球心与窗口的中心连线上，离球心 r/3处
2.设光源的最大尺寸为2b,窗口的直径为2a,挡屏的 半径为d如下图所示:
A
1 3r
C
2 3r
d
2b
2a
c
B
D
则有：
c
2r 3
c
2 (b a) d
a
2 (b a)
ba r
3
3
分析： b↑→d↑→sAB↑、sCD↑→测量误差↑
(
AM r
/
2
2)
2
L ds 4r 2
上式代入得
dE2
EA 4 r2
ds
整个球面发生一次漫射在M处建立的二次照度为：
E2 dE2 4 r2 EAds 4 r2
类似分析为：二次漫射光线在M处建立的三次照度
为：
dE3 E2ds / 4 r2 E3
dE3
E2 4 r2
ds E2
一层喷一层,每层厚度为0.5-1.5mm之间,喷10次 以上
§4-3 相对比较法测总光通量
• 测量前准备工作：
1.在球内点燃一只白炽灯去潮气,使球内壁漫发射 稳定和预照光电池使其稳定
2.测量时依次点燃标准灯和待测灯
• 相对比较法测量光源总光通量原理：
装标灯在球心：
ES
S 4 r 2
1
①
装待测灯在球心：
• 光通量标准灯
1.满足标准灯的条件： ①有一定的强度和光谱能量分布 ②发光稳定 ③具有很好的重复性 ④制备和使用方便
(光通量标准灯的供电监测系统和光强标准灯相同) 2.国产标准灯种类：
BDT、BDP和BDX型
3.使用注意事项： ①标准灯在标定量值前,要按规定在超压5%的情况 下,老化40-50小时,并进行稳定性实验,再经国家计 量部门标定量值后逐级传递到使用部门.低级标灯 稳压供电,高级标灯稳流供电 ②标灯使用过程中要严格按照标准、规则执行,根 据测试要求选用适当级别的标灯,并按规定定期到 计量部门检定。
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第6章-辐射测量的基本仪器
有精确的轴向距离刻度和标尺
2021/3/24
2
6.1光度导轨
有精确的轴向距离刻度和标尺;
1）可使部件之间轴向相对位置对准,并在其相对移动时保持对准关系;
2）精确确定测量部件之间的轴向距离。
2021/3/24
3
6.1光度导轨
光度导轨的主要功能:
使两个或多个部件之间轴向的相对位置对准,并在其 相对移动时保持对准关系。
②球内壁是中性均匀漫射面,对各种波长 的入射光线具有相同的漫反射比
③球内没有任何物体,光源也看作只发光 而没有实物的抽象光源
2021/3/24
13
6.2 积分球
2021/3/24
14
理想积分球
积分球（光通球或球形光度计）结构: ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层 ②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径
2021/3/24
11
6.2 积分球
图4-7 积分球内任一面元 的直射辐照度
2021/3/24
E2与面元2在球内的 位置无关,即球内任 一面元发出的福通量 在球内各内表面形成 的辐照度值正好等于 该辐射通量除以球的 内表面面积。
12
理想积分球
理想积分球的条件:
①积分球的内表面为一完整的几何球面, 半径处处相等
保持轴向对准
光度导轨的特点是其它方法(如加中性密度滤光片 改精变确光地阑确孔定径测等量)部不件能之或间不的能轴精向确距实离现,以的便。用由辐于照在度 光平度方导反轨比上定调律节连的续参、数精是确距地离改变,不某会一改平变面光处源的的辐光照 谱分布(不考虑中间大气的影响),而一般加入光阑 等度很(照难度同)时。做到精确又连续可调。
图6-8 窗的位置及影响
2021/3/24
2021/3/24
2
6.1光度导轨
有精确的轴向距离刻度和标尺;
1）可使部件之间轴向相对位置对准,并在其相对移动时保持对准关系;
2）精确确定测量部件之间的轴向距离。
2021/3/24
3
6.1光度导轨
光度导轨的主要功能:
使两个或多个部件之间轴向的相对位置对准,并在其 相对移动时保持对准关系。
②球内壁是中性均匀漫射面,对各种波长 的入射光线具有相同的漫反射比
③球内没有任何物体,光源也看作只发光 而没有实物的抽象光源
2021/3/24
13
6.2 积分球
2021/3/24
14
理想积分球
积分球（光通球或球形光度计）结构: ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层 ②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径
2021/3/24
11
6.2 积分球
图4-7 积分球内任一面元 的直射辐照度
2021/3/24
E2与面元2在球内的 位置无关,即球内任 一面元发出的福通量 在球内各内表面形成 的辐照度值正好等于 该辐射通量除以球的 内表面面积。
12
理想积分球
理想积分球的条件:
①积分球的内表面为一完整的几何球面, 半径处处相等
保持轴向对准
光度导轨的特点是其它方法(如加中性密度滤光片 改精变确光地阑确孔定径测等量)部不件能之或间不的能轴精向确距实离现,以的便。用由辐于照在度 光平度方导反轨比上定调律节连的续参、数精是确距地离改变,不某会一改平变面光处源的的辐光照 谱分布(不考虑中间大气的影响),而一般加入光阑 等度很(照难度同)时。做到精确又连续可调。
图6-8 窗的位置及影响
2021/3/24
核辐射测量方法-第五章
反散射光子能量：
m0 c 2 Ec ( 0.256Mev) 2
一、γ射线仪器谱的形成机制
康普顿散射
一、γ射线仪器谱的形成机制
形成电子对效应
二、“小探测器”的能谱响应
所谓“小”探测器是指探测器的体积小于初始γ射线与吸收 材料相互作用所产生的次级γ辐射的平均自由程；同时假定γ 射线与探测器介质相互作用产生的所有带电粒子(光电子、康普
康普顿散射 散射光子能量：
hv' |
反冲电子能量：
1 2
hv hv m0 C 2
2hv / m0 c 2 Ee | hv[ ] 2 1 2hv / m0 c
一、γ射线仪器谱的形成机制
康普顿散射 入射光子能量与最大反冲电子能量之差：
hv Ec hv Ee | 1 2hv / m0 c 2
二、不同形状γ射线源的照射量率计算方法 γ照射量率常数Γ
dx X dt
m e i E ,i i 1 i W
m
A贝可 m 光子 m 米2 焦耳 6.242 1018电子伏 1.602110－19 库仑 2 2 ni E ,i 4 l 米 i 1 转变 i 千克 光子 焦耳 33.73电子伏 A m m 库仑 2.36110 2 ni E ,i l i 1 i 千克 秒
----产生电离的本领而作出的一种量度 X=d Q/d m Ｘ＝Ｋa e/W
Ｋa：γ光子在空气中的比释动能；
e：为电子的电荷；
W：在空气中形成一对离子所消耗的平均电离能。
一、基本问题
照射量率 kg· C-1· s-1 ----产生电离的本领而作出的一种量度 X=d Q/d m
m0 c 2 Ec ( 0.256Mev) 2
一、γ射线仪器谱的形成机制
康普顿散射
一、γ射线仪器谱的形成机制
形成电子对效应
二、“小探测器”的能谱响应
所谓“小”探测器是指探测器的体积小于初始γ射线与吸收 材料相互作用所产生的次级γ辐射的平均自由程；同时假定γ 射线与探测器介质相互作用产生的所有带电粒子(光电子、康普
康普顿散射 散射光子能量：
hv' |
反冲电子能量：
1 2
hv hv m0 C 2
2hv / m0 c 2 Ee | hv[ ] 2 1 2hv / m0 c
一、γ射线仪器谱的形成机制
康普顿散射 入射光子能量与最大反冲电子能量之差：
hv Ec hv Ee | 1 2hv / m0 c 2
二、不同形状γ射线源的照射量率计算方法 γ照射量率常数Γ
dx X dt
m e i E ,i i 1 i W
m
A贝可 m 光子 m 米2 焦耳 6.242 1018电子伏 1.602110－19 库仑 2 2 ni E ,i 4 l 米 i 1 转变 i 千克 光子 焦耳 33.73电子伏 A m m 库仑 2.36110 2 ni E ,i l i 1 i 千克 秒
----产生电离的本领而作出的一种量度 X=d Q/d m Ｘ＝Ｋa e/W
Ｋa：γ光子在空气中的比释动能；
e：为电子的电荷；
W：在空气中形成一对离子所消耗的平均电离能。
一、基本问题
照射量率 kg· C-1· s-1 ----产生电离的本领而作出的一种量度 X=d Q/d m
红外物理(第二版)课件：红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
散作用,不能用于分光,光 栅分光必须利用高级主极大。但是,
由多缝衍射的强度分布知,多缝衍射的零级主极大占 有很大
的一部分光能量,因此可用于分光的高级主极大的光能量较
少,大部分能量将被浪 费。所以,在实际应用中,必须改变通常
光栅的衍射光强度分布,使光强度集中到有用的 那一高光谱
级上。
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
为dl,则由几何关系可以写出:
其中,f'2为第二物镜的焦距。
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
光谱分辨率也称分辨本领,是指分离相邻两条谱线的能
力。对于某一波长λ,其与相 邻波长λ+dλ 的单色光刚好能分
辨开,则dλ 越小,说明棱镜的光谱分辨能力越高。根据瑞 利判
据,一条谱带的最大刚好与邻近谱带的最小相重叠,则其理论
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
红外辐射测量仪器及
基本辐射参数的测量
7.1 红外辐射测量仪器
7.2 辐射测量系统的标定
7.3 基本辐射量的测量
7.4 红外发射率的测量
7.5 红外反射比的测量
7.6 红外吸收比和透射比的测量
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
7.1 红外辐射测量仪器
7.1.1 单色仪
入射到反射光栅上时,光线 R1比相邻的光线R2超前dsinφ,其中
间距d 通常称为光栅常数;在离开光栅时,R2比R1 超前dsinθ,其
中θ称为衍射角。所以,衍射图样中亮线位置的方向为
该式通常称为光栅方程,其中当入射光与衍射光在 光 栅 法
线 异 侧 时 取 - 号;同 侧 时 取 +号。
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
如果采用图7-8所示的在金属平板表面刻制锯齿槽构成
【清华大学工物系课件】电离辐射探测_工程硕士课程(5)_1闪烁探测器
n (t ) nf
f
e
t f
s
ns
e
t s
与delayed fluorescence有关
对有机闪烁体 ns ( ) ns (e) n f ( ) n f (e) 对一些无机闪烁体 ns ( ) ns (e) n f ( ) n f (e)
不同类型辐射激发时stilbene 晶体的发光衰减曲线
e
导带 激带 禁带
纯离子晶体：
退激发出的光子容易被 晶体自吸收，传输出的 光子少； 禁带宽度大，退激发光 在紫外范围，光阴极不 响应。
h
12/112
价带
在晶体中掺杂，叫做 激活剂(activator)，含 量103量级。
杂质形成特殊晶格点， 并在禁带中形成局部 能级。
原子受激产生的电子-空穴迁移到杂质能量的激发态和基态上， 使杂质原子处于激发态。形成发光中心或复合中心 (luminescence centers or recombination centers)
④ 光电子的倍增
——信号的放大
电子运动在PTM的打拿极间运动并倍增（107~1010）。
⑤ 流经外回路
6/112
——信号的形成
决定工作状态：电流、电压？
§5.1 闪烁探测器的基本原理
√
§5.2 闪烁体
§5.3 光的收集与光导 §5.4 光电倍增管 §5.5 闪烁探测器的输出信号 §5.6 闪烁探测器的主要性能
4/112
5/112
闪烁探测器的工作过程
① 射线沉积能量 ——决定探测效率
γ射线的三种效应，中子的核反应，或者带电粒子直接入射
② 电离产生荧光
——影响能量分辨率
快电子（重离子）使闪烁体原子电离或激发，受激原子退激 而发出波长在可见光波段的荧光。
f
e
t f
s
ns
e
t s
与delayed fluorescence有关
对有机闪烁体 ns ( ) ns (e) n f ( ) n f (e) 对一些无机闪烁体 ns ( ) ns (e) n f ( ) n f (e)
不同类型辐射激发时stilbene 晶体的发光衰减曲线
e
导带 激带 禁带
纯离子晶体：
退激发出的光子容易被 晶体自吸收，传输出的 光子少； 禁带宽度大，退激发光 在紫外范围，光阴极不 响应。
h
12/112
价带
在晶体中掺杂，叫做 激活剂(activator)，含 量103量级。
杂质形成特殊晶格点， 并在禁带中形成局部 能级。
原子受激产生的电子-空穴迁移到杂质能量的激发态和基态上， 使杂质原子处于激发态。形成发光中心或复合中心 (luminescence centers or recombination centers)
④ 光电子的倍增
——信号的放大
电子运动在PTM的打拿极间运动并倍增（107~1010）。
⑤ 流经外回路
6/112
——信号的形成
决定工作状态：电流、电压？
§5.1 闪烁探测器的基本原理
√
§5.2 闪烁体
§5.3 光的收集与光导 §5.4 光电倍增管 §5.5 闪烁探测器的输出信号 §5.6 闪烁探测器的主要性能
4/112
5/112
闪烁探测器的工作过程
① 射线沉积能量 ——决定探测效率
γ射线的三种效应，中子的核反应，或者带电粒子直接入射
② 电离产生荧光
——影响能量分辨率
快电子（重离子）使闪烁体原子电离或激发，受激原子退激 而发出波长在可见光波段的荧光。
核辐射探测第五章 辐射测量方法
由此决定物理分辨时间。
慢符合：成形脉冲宽度>108sec. ； 快符合：成形脉冲宽度<108sec. 。
快符合的符合曲线宽度主要 是脉冲时间离散的贡献。
1
DET1
60 Co *
2
DET2
n(td ) nco nrc
23
0
t
2．符合测量装置 1)、多道符合能谱仪
加速器带电粒子核反应：
d 3H 4He n 17.6MeV
2）用吸收法测得粒子的最大射程，再根据经 验公式求得其最大能量。对衰变伴有射线发 射的样品，一般都通过能谱的测量来确定核素 的含量。
43
5.4 射线能谱的测定
1. 单能能谱的分析 1) 单晶谱仪
常用NaI(Tl)，Cs(Tl)，Ge(Li)，HPGe等探测器
2) 单能射线的能谱
主过程：全能峰——光电效应＋所有的累 计效应；康普顿平台、边沿及多次康普顿散 射；单、双逃逸峰。
同步信号频率nco ；
不存在时间离散；
成形脉冲是理想的矩形波。
DL1 DL2
0
td
符合曲线的高度为nco ，半宽度为:
FWHM 2
由此决定电子学分辨时间为： FWHM/2 ＝ 。
电子学分辨时间与成形脉冲宽度、形状、符
合单元的工作特性等因素有关。
22
物理瞬时符合曲线： 探测器输出脉冲时间统计涨落引起的时间晃动； 系统噪声引起的时间晃动； 定时电路中的时间游动。
张立体角为4，减小了散射、吸收和几何 位置的影响。测量误差小，可好于1％。
流气式4正比计数器；(适用于固态放射 源)
内充气正比计数器和液体闪烁计数器； (适用于14C、3H等低能放射性测量，将14C、 3H混于工作介质中)
慢符合：成形脉冲宽度>108sec. ； 快符合：成形脉冲宽度<108sec. 。
快符合的符合曲线宽度主要 是脉冲时间离散的贡献。
1
DET1
60 Co *
2
DET2
n(td ) nco nrc
23
0
t
2．符合测量装置 1)、多道符合能谱仪
加速器带电粒子核反应：
d 3H 4He n 17.6MeV
2）用吸收法测得粒子的最大射程，再根据经 验公式求得其最大能量。对衰变伴有射线发 射的样品，一般都通过能谱的测量来确定核素 的含量。
43
5.4 射线能谱的测定
1. 单能能谱的分析 1) 单晶谱仪
常用NaI(Tl)，Cs(Tl)，Ge(Li)，HPGe等探测器
2) 单能射线的能谱
主过程：全能峰——光电效应＋所有的累 计效应；康普顿平台、边沿及多次康普顿散 射；单、双逃逸峰。
同步信号频率nco ；
不存在时间离散；
成形脉冲是理想的矩形波。
DL1 DL2
0
td
符合曲线的高度为nco ，半宽度为:
FWHM 2
由此决定电子学分辨时间为： FWHM/2 ＝ 。
电子学分辨时间与成形脉冲宽度、形状、符
合单元的工作特性等因素有关。
22
物理瞬时符合曲线： 探测器输出脉冲时间统计涨落引起的时间晃动； 系统噪声引起的时间晃动； 定时电路中的时间游动。
张立体角为4，减小了散射、吸收和几何 位置的影响。测量误差小，可好于1％。
流气式4正比计数器；(适用于固态放射 源)
内充气正比计数器和液体闪烁计数器； (适用于14C、3H等低能放射性测量，将14C、 3H混于工作介质中)
电磁辐射监测仪器和方法
电磁辐射监测仪器和方法
电磁辐射监测仪器和方法用于测量和监测各种频率范围内的电磁辐射水平。
以下是常见的电磁辐射监测仪器和方法：
1. 电磁辐射功率测量器：通过测量电磁辐射功率来评估辐射水平。
常见的功率测量器包括功率计和场强仪。
2. 电磁辐射频谱仪：可用于测量和分析辐射频率范围内的幅度和频率分布。
频谱仪能够提供详细的频率分布信息。
3. 磁场测量仪：用于测量磁场辐射水平，包括低频磁场和射频磁场。
磁场测量仪通常包括磁场传感器和显示器。
4. 电场测量仪：主要用于测量电场辐射水平，包括低频电场和射频电场。
电场测量仪通常包括电场传感器和显示器。
5. 辐射监测飞机/无人机：一种用于从空中进行大范围辐射监测的方法。
通过在飞机/无人机上安装辐射测量仪器，可以对广大区域内的辐射进行测量和监测。
6. 环境辐射监测网：通过在不同地点设置辐射监测仪器，构建辐射监测网来监测电磁辐射水平。
这些仪器可以实时或定期进行数据采集，并将数据传输到中央监测中心进行分析和处理。
7. 人体辐射监测仪器：用于测量人体接受的电磁辐射水平。
这些仪器通常是可穿戴设备，可以测量和监测个人在不同环境下的辐射暴露水平。
以上是一些常见的电磁辐射监测仪器和方法，可根据需要选择适合的仪器和方法来进行电磁辐射监测。
环境与辐射-第五章-活度与能量测量
（3） 测量系统主要性能 几何尺寸：测量盘直径5 － 10 cm 样品类型：空气滤膜或水样品蒸残物 基质：空气微粒或水中沉积物 MDA：:1Bq, 2Bq 计数时间：20 min -100 min 精度：> 20%。
计数与计算
计数：测量时间：20 min。
※测量前先测本底和效率，每测10个样品重测一次B 和E。
100
1000
E n e rg y [k e V ]
10000
G e和 N aI（ Tl） 能 谱 的 典 型 效 率 曲 线
有源效率刻度缺陷和不足
–标准样品制备复杂、价格昂贵； –刻度程序耗费时间； –标准样品中放射源衰变，需要定期检测； –测量样品与标准样品几何形状差异、密度差
异会产生误差，修正烦琐费时； –复杂样品难于制备； –一些刻度源（如：60Co、152Eu和88Y）存
在不同物质的吸收厚度
在不同物质的反散射特性
二、/总活度测量
总放活度测量的主要目的
（1）在日常监测中对大量分析样品进分类或筛
选，初步判断有无放射性污染等，以筛选出需进
一步仔细测量的样品；
（2）在核应急等情况下，在已知样品中核素大
致组成时，利用总测定结果，推算样品的污染
水平，以在短时间内获得较大范围内的数据；
6.0% (150~400keV）；4.3% （400~7000keV）
LabSOCS无源效率刻度
•针对每个探测器 •采用NIST多能量标准源在7个 位置刻度 •采用MCNP方法计算，并用标 准源实际测量确认 •用MCNP方法计算拓展应用范围：
0-500m 4立体角 45-7000keV
Gamma放射性核素 分析测量设备
总、测量的效率刻度
计数与计算
计数：测量时间：20 min。
※测量前先测本底和效率，每测10个样品重测一次B 和E。
100
1000
E n e rg y [k e V ]
10000
G e和 N aI（ Tl） 能 谱 的 典 型 效 率 曲 线
有源效率刻度缺陷和不足
–标准样品制备复杂、价格昂贵； –刻度程序耗费时间； –标准样品中放射源衰变，需要定期检测； –测量样品与标准样品几何形状差异、密度差
异会产生误差，修正烦琐费时； –复杂样品难于制备； –一些刻度源（如：60Co、152Eu和88Y）存
在不同物质的吸收厚度
在不同物质的反散射特性
二、/总活度测量
总放活度测量的主要目的
（1）在日常监测中对大量分析样品进分类或筛
选，初步判断有无放射性污染等，以筛选出需进
一步仔细测量的样品；
（2）在核应急等情况下，在已知样品中核素大
致组成时，利用总测定结果，推算样品的污染
水平，以在短时间内获得较大范围内的数据；
6.0% (150~400keV）；4.3% （400~7000keV）
LabSOCS无源效率刻度
•针对每个探测器 •采用NIST多能量标准源在7个 位置刻度 •采用MCNP方法计算，并用标 准源实际测量确认 •用MCNP方法计算拓展应用范围：
0-500m 4立体角 45-7000keV
Gamma放射性核素 分析测量设备
总、测量的效率刻度
辐射测量的基本仪器
• 将光度计和一侧待测光源拿去， 滑车上装上支架， 支架上再安装探 测器， 由探测器表面到标准光源的距离可确定探测器表面的辐照度 值， 以此作为探测器辐照度标定的依据。
• 测量中还要注意的问题是: 导轨要置平， 以免实际距离和距离刻尺示 数不一致; 导轨不应有不平的接头， 以免光源在测量过程中受振动。
• 由于光辐射探测器是对辐照度的响应， 当它放在球内某一表面处时 ， 其输出信号值就能表示入射到积分球内的辐射通量值; 而当光源在 球内时， 该信号值表示光源在４π 立体角内的总辐射通量。
• 积分球用于分光光度计时， 由于测量中被测样品透射或反射特性的 不均匀造成的测量光束内光能分布不均匀， 在经积分球多次漫射后 可均匀化。 安装在积分球内的探测器， 由于接收表面响应的不均匀 可能会产生的测量误差， 也可因探测器接收均匀的照射而消除。 积 分球还是理想的消偏振部件， 可避免探测器响应受入射光偏振特性 的影响。
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６.１ 光度导轨
• 向左或向右移动光度计或者改变一侧光源到光度计的距离， 使进入 光度计两侧的光在视场内平衡时， 两半视场的中心界线消失， 但Ｒ １、Ｒ２仍分别比它们所在的背景暗８％， 在视场中人眼将看到它们 和所在的背景有相同的反差。 图６ －４画出了当左右侧视场亮度不 同时， 由于ＬＡ /ＬＢ值的变化而引起左右两半视场反差变化的曲线， 当两侧视场亮度ＬＡ 、ＬＢ 不等时， 一侧反差减小， 另一侧反差增 大。 这样来判断亮度不平衡要比仅用两半视场中线消失来判断更为 灵敏。
当积分球内壁涂以反射比为具有朗伯漫射特性的涂料时表面a上某一面元da的反射辐亮度l入射辐射通量经表面a漫射在da上的一次漫射辐照度上一页下一页返回da上的总辐照度除由表面a直接漫射光对它的辐照度贡献外还有表面a照到球内其他部分如图67中da等再由其部分漫射到da的二次漫射辐照度de故积分球壁的平均反射比上一页下一页返回上一页下一页返回由于光辐射探测器是对辐照度的响应当它放在球内某一表面处时其输出信号值就能表示入射到积分球内的辐射通量值
• 测量中还要注意的问题是: 导轨要置平， 以免实际距离和距离刻尺示 数不一致; 导轨不应有不平的接头， 以免光源在测量过程中受振动。
• 由于光辐射探测器是对辐照度的响应， 当它放在球内某一表面处时 ， 其输出信号值就能表示入射到积分球内的辐射通量值; 而当光源在 球内时， 该信号值表示光源在４π 立体角内的总辐射通量。
• 积分球用于分光光度计时， 由于测量中被测样品透射或反射特性的 不均匀造成的测量光束内光能分布不均匀， 在经积分球多次漫射后 可均匀化。 安装在积分球内的探测器， 由于接收表面响应的不均匀 可能会产生的测量误差， 也可因探测器接收均匀的照射而消除。 积 分球还是理想的消偏振部件， 可避免探测器响应受入射光偏振特性 的影响。
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６.１ 光度导轨
• 向左或向右移动光度计或者改变一侧光源到光度计的距离， 使进入 光度计两侧的光在视场内平衡时， 两半视场的中心界线消失， 但Ｒ １、Ｒ２仍分别比它们所在的背景暗８％， 在视场中人眼将看到它们 和所在的背景有相同的反差。 图６ －４画出了当左右侧视场亮度不 同时， 由于ＬＡ /ＬＢ值的变化而引起左右两半视场反差变化的曲线， 当两侧视场亮度ＬＡ 、ＬＢ 不等时， 一侧反差减小， 另一侧反差增 大。 这样来判断亮度不平衡要比仅用两半视场中线消失来判断更为 灵敏。
当积分球内壁涂以反射比为具有朗伯漫射特性的涂料时表面a上某一面元da的反射辐亮度l入射辐射通量经表面a漫射在da上的一次漫射辐照度上一页下一页返回da上的总辐照度除由表面a直接漫射光对它的辐照度贡献外还有表面a照到球内其他部分如图67中da等再由其部分漫射到da的二次漫射辐照度de故积分球壁的平均反射比上一页下一页返回上一页下一页返回由于光辐射探测器是对辐照度的响应当它放在球内某一表面处时其输出信号值就能表示入射到积分球内的辐射通量值
测辐射值的仪器叫什么
测辐射值的仪器叫什么测辐射值的仪器叫什么一般情况下，我们将检测辐射强度的仪器称为辐射检测仪，而辐射放射源存在的环境较广泛，根据我们测量的目的与周期可以将它分为便携式辐射检测仪和固定式辐射检测仪。
根据测量射线的种类又可以将它分为个人辐射剂量仪或x,y 射线检测仪等装置。
当根据测量的产品分类时，又可以将它分为大理石辐射检测仪，环境辐射检测仪等类型。
无论它叫什么名称，都具有的一个作用就是可以起到准确测量的目的，所以在一些行业中，我们可以借助辐射检测仪来起到辐射超标预防的作用。
辐射检测仪可以使用在各种环境中具有准确测量辐射强度的作用，所以当它应用在不同环境时我们可以根据它的原理与应用等来对它命名，而需要检测不同行业的辐射强度时应采用正确类型的辐射检测仪，只有这样，才能保证测量结果的有效性。
测辐射的仪器又叫什么一、场强仪：场强仪顾名思义是测量场强的仪器。
对一定场所的电场和磁场强度进行测量，从类型上可分为高频场强仪和工频场强仪。
高频场强仪专门用于测定中短波范围近区场的电场和磁场强度的仪器，主要应用于劳动保护、环境保护、劳动卫生等工作中，专门用于测量高频焊接、高频热合机、高频淬火、调频广播、电视发射机等高频设备的近区场强和环境场强，以便跟据标准确定危害范围，并采取相应的有效防护措施。
可供劳动保护、环境监测、科研、部队、学校、工厂等与高频作用有关的单位使用。
工频场强仪该仪器主要用于测量高压输变电系统，配电室，感应炉，地铁，电动机车，烘干设备，计算机等具有电磁辐射作业场所的电场强度。
可供劳动保护，环境检测，环境卫生等工作。
二、测氡仪氡通常的单质形态是氡气，为无色、无嗅、无味的惰性气体，具有放射性。
因为氡是放射性气体，当人吸入体内后，氡发生衰变的阿尔法粒子可在人的呼吸系统造成辐射损伤，引发肺癌。
测氡仪通常可检测土壤氡、空气氡、水中氡浓度和氡析出率，下文按照新国标测氡仪和闪烁瓶法测氡仪进行介绍。
新国标测氡仪(符合GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》) 可测量Rn-222(氡)、Rn-220(钍)，具备测量土壤氡、空气氡、水中氡浓度和氡析出率四大功能;适用于民用建筑工程室内辐射环境氡水平监测及污染控制，民用建筑工程地点土壤中氡浓度调查与评价适用于工程地质勘探、矿产资源勘查、核工业有关部门环境氡浓度监测、地震及地质灾害预报监测、在地质调查中确定地质构造、水质评价等。
红外辐射测量仪器介绍和基本参数测量
h
M T M bb T
根据热平衡时辐射和吸收的关系：
h T T h T T
任何物体的半球光谱发射率与该物体在同温度下的
光谱吸收率相等；物体的半球全发射率与该物体在同温 度下的全吸收率相等。
辐射平衡测量半球全发射率
保持样品两端的电压不变， 最终样品达到热平衡温度T1
仪器。
应用：摄谱仪在物质定性、定量分析及理化参数
测定等方面有广泛的应用。
棱镜摄谱仪：
光栅摄谱仪：
三. 辐射计、光谱辐射计
光谱辐射计：是在窄光谱区间测量光谱辐射通量
的装置。
辐射计：是在宽光谱区间测量辐射通量的装置。
辐射计示意图：
红外辐射计的基本组件和功能
(1) 探测器件：将红外辐射功率转换成电输出信号。
测量原理:
在被测样品表面法线方向上用一个无光谱选择性
的红外探测器，在相同条件下测量样品表面和同温度
黑体表面的辐射，取两个测量值之比来求得法向全发
射率。
n
T
L T LbbT
为保障测量结果属于样品在法向的热发射性质， 在较低温度范围内测量时，通常采用施密特(schmidt) 装置。
傅里叶变换红外光谱仪和传统的光谱仪器比较， 它没有色散元件，干涉图函数实际上是各种频率 的光的调制函数。
与红外分光光度计相比，傅里叶变换红外光 谱仪有以下优点。 1）扫描时间短，信噪比高 2）光通量大 3）具有很高的波数准确度 4）具有较高的和恒定的分辨能力 5）具有很宽的光谱范围和极低的杂质辐射
样品处于真空环境中，忽略 样品通过传导和对流的热损耗， 输入给样品的电功率全部以热辐 射的形式散发掉。
输入到样品的功率: