塑料双闪烁体法测量α和βJJYQ400X
塑料闪烁体探测器时间分辨
塑料闪烁体探测器时间分辨一、实验原理(一)塑料闪烁体工作原理及特征塑料闪烁体是一种有机闪烁体计数器，其工作原理可分为以下五个过程：1.射线进入闪烁体，发生相互作用，闪烁体电离，激发；2.受激原子、分子退激发射荧光光子；3.光子收集到光电倍增管的光阴极上，打出光子；4.光子在光电倍增管上倍增，产生电子流，在阳极负载上产生电信号；5.电子仪器记录和分析电信号塑料闪烁体是一种用途广泛的有机闪烁体，他可以测量α、β、γ、快中子、质子、宇宙射线及裂变碎片等。
它有以下几个特点：1.制作简便；2.发光衰减时间短（1~3ns）；3.透明度高，光传输性能好；4.性能稳定，机械强度高，耐振动，耐冲击，耐潮湿，不需要封装；5.耐辐射性能好其主要不足是能量分辨本领较差，因此一般只做强度测量。
(二)TAC工作原理时幅转换器有两路输入型号，一路作为起始信号，一路作为结束信号，将两信号之间的时间间隔转换为电压幅度有两种类型的TAC：起停型时幅变换和重叠型时幅变换起停型时幅变换：线性好，时间间隔范围宽（微妙到纳秒），时间分辨好（ps），通用性强脉冲重叠型时幅变换：变换速度快，死时间小，线性和精度较差，用于短时间间隔测量，即高计数率时间分析实验中。
(三)时间分辨对于能量和质量确定的粒子，飞行一定距离所需要的时间是单一的。
实际上用飞行时间方法测得的这时间是围绕某一平均值的一个分部，分布的宽度通常用半高宽FWHM表示，成为时间测量系统的时间分辨，它直接影响到时间测量的精度。
二、实验过程及数据(一)塑闪响应曲线的测量由于在不同的电压下塑料闪烁体的性能不同，因此先测量探测器在不同电压下对辐射信号的响应变化。
将放射源放在两个塑闪的中间，测量1000V~1800V电压范围内，10秒时间内1300 2691263 1300 26833051350 2788982 1350 27691331400 2846893 1400 28178881450 2884069 1450 28534401500 2908081 1500 28815291550 2933904 1550 29119501600 2967766 1600 29658531650 3008084 1650 30796061700 3066308 1700 32039841750 3138740 1750 33243361800 3275519 1800 3372228以电压为横坐标，计数为纵坐标作图：由图可知，两个探测器在1400V~1600V电压区间内变化较小，因此选取1500V 为工作电压。
大面积塑料闪烁体_探测技术研究_曹琳
问题 。 塑料闪烁体的反射层 、闪烁光收集 、光电倍
增管和电子学的信噪比 、计数方法都对 γ射线 探测效率的相对高低有影响 , 本文着重研究如 何提高闪烁光的收集 。
1 探测模型
1.1 单路测量 传统单路信号采集方法如图 1 。
图 1 传统单路信号采集方法
该方法在探测器面积较大时 , 存在当 γ射
在国内 , 梁齐和李玉兰等人分别开展过长
线入射点在距离信号收集点较远时 , γ射线引 方体塑料闪烁 体光收集效率的理论和实验研
起的荧光要经较长的距离才能传到 光电倍增 管 , 在传输过程中被吸收的概率较大 , 探测效率 较低 。如图 1 中 γ射线从 A 点入射 的探测效 率低于 B 点入射 。
究 , 分别指出随着发光点到光采集点距离的增 加 , 光收集效率明显下降[ 4 , 5] 。 1.2 两路加和测量
52
此外 , 本实验设计如下实验方案检验加和 器计数的可靠性 。分别单独测量图 2 中单道 1 计数 N 1 和单道 2 计数 N 2 , 然后测量两路符合 计数 N coin (即重复计 数部分)。 用两路计 数相 加再扣除符合计数可得到其真计数 N r 。
N r = N 1 +N 2 -N coin 把 N r 与 N s 进行比较 , 如果这两个结果能 很好的吻合 , 则说明使用加和器对两路信号进 行采集的方法可行 。 实验方案如图 2 。
(中国工程物理研究院核物理与化学研究所 , 四川 绵阳 621900)
摘要 :使用大面积塑料闪烁体探测器对 γ射 线进行探测时会出现远离信 号采集端的 入射粒子 探测
效率 低的现象 , 在对大面积塑料闪烁体探测器两端同时进 行信号采集的基础上 , 使用加和 器对两路 信号
基于大面积复合闪烁体的α、β射线甄别电路设计
本 文引用格式 ： 唐恭 富 ， 杜树标 ， 李进 ， 等． 基于大面积复合 闪烁体 的 、 Ｂ射线甄别 电路设计 ［ Ｊ ］ ． 兵 器装备 工程学报 ，
２ ０ １ ７ （ ２ ） ： １ ２ ７—１ ３ １ ．
Ｃｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ： Ｔ Ａ ＮＧ Ｇｏ ｎ ｇ － ｆ ｕ，ＤＵ Ｓ ｈ ｕ — ｂ ｉ ａ ｏ，Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ｎ，ｅ ｔ ａ １ ． Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ， Ｂ Ｒａ ｙ Ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ Ｂ ａ ｓ ｅ ｏ ｎ Ｌ ａ ｒ ｇ ｅ Ａｒ ｅ ａ
ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ５ ％ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｉ Ｓ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ５ ３ ％ ， ｔ ｈ ｅ Ｂ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ０ ． ５ ％ ａ ｎ ｄ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ
ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｔ ａ ｌ ｋ ｉ ｓ ｓ ｅ ｉ ｒ ｏ ｕ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍ ａ ｌ ｌ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｃ ａ ｎ’ ｔ ｂ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｉ ｒ ｍ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｙ ，ａ ｎ ｅ ｗ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ａ ｎ ｄ Ｂ ｒ ａ ｙ
Ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ Ｓ ｃ ｉ ｎ ｔ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ［ Ｊ ］ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｏ ｒ ｄ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， ２ ０ １ ７ （ ２ ） ： １ ２ ７—１ ３ １ ． 中图分 类号 ： Ｔ Ｌ ８ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ６— ２ ３ ０ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２—０ １ ２ ７— ０ ５
光子在塑料闪烁体内的传输速率测量
光子在塑料闪烁体内的传输 速率 测量
已知 时 间与道 数遵从 ｔ ｂ ＋口 其 中 ｔ — Ｎ ， 为延
迟 时 间 ， 为道数 。 Ｎ 根据 上表 ， 可得 到 口和 ｂ 。 的 Ａ 类 不确定 度 为
由于 ｂ一
（） ６
ｂ
ｔ ２
，
』 １
所 以有
Ｍ（ Ｎ）一 ∑（ Ｎｉ ／ Ｎ— ）
∞
一
∞ 放射源照射塑料闪烁体 ， 会引起闪烁体
中荧 光物 质发 生能 级 跃 迁 ， 后 闪 烁 体退 激 发 生 之
）衰变 产 生 光 子 。 过 测 量 在 闪烁 体 上 同一 位 置 ， 通 产 生 的光 子传 输 到 两端 的光 电倍 增 管 的时 间差 ， 理 论上 可 以计 算 出光子 在 该 材 料 中 的传 输 速 率 。
第 ２卷 ５
第 ３期
大
学
物
理
实
验
Ｖｏ． ５ Ｎｏ ３ １２ ． ２１年６ Nhomakorabea ０２ 月
ＰＨ ＹＳ ＣＡＩ Ｉ ＥＸＰＥ Ｍ ＥＮＴ ＲＩ ＯＦ ＯＬＬ Ｃ ＥＧＥ
Ｊ ．２ １ ｕｎ ０ ２
文 章编 号 ：０ ７２ ３ （０ ２ ０ —０ ４０ １ ０—９ ４ ２ １ ） ３０ １ —４
一 ３ ０ ４ ． ４９ ３ ８ ６× １ 一 ０
使 用 ＡＤＭＣ 软 件 可 以方便 地 得 到 每 次 测 Ａ 量道 数 的不确定 度 ， 由于每 次 测量 都 存 在 这个 误 差 ， 以可 以作 为 Ｂ类 不确 定度 。 所 当每次统 计粒 子
总数 达 到 ２ ０ ０ ０ ４ ００ ０以上时 ， 计 出来 的道数 不 ０ 统
_复合闪烁体厚度与探测效率的关系
第29卷 第3期核电子学与探测技术Vol.29 No.3 2009年 5月Nuclear Elect ronics &Detection TechnologyMay. 2009 α、β复合闪烁体厚度与探测效率的关系刘明健1,姜荣涛2,张 燕1,段再煜1,谷铁男1(1海军核化安全研究所,北京 100077;21海军工程大学,湖北武汉 430033)摘要:通过对不同质量厚度的ZnS (Ag )涂层和不同厚度的塑料闪烁体相结合的复合闪烁体探测效率的实验研究,找出了其最佳结合比,使复合闪烁体对α、β粒子的探测效率达到最优化。
关键词:ZnS (Ag );塑料闪烁体;复合闪烁体中图分类号: TL812 文献标识码: A 文章编号: 025820934(2009)0320630203收稿日期:2009203206作者简介:刘明健(1965-)男,硕士研究生,高级工程师,从事核探测技术研究。
α、β复合闪烁体是在用于β探测的塑料闪烁体表面喷涂一定质量厚度的ZnS (Ag )涂层,使该闪烁体结合后继电子学线路能够同时探测α、β粒子。
但复合闪烁体中ZnS (Ag )涂层的质量厚度和塑料闪烁体的厚度,不仅决定了其对α、β粒子的探测效率,而且彼此之间也有影响。
本文通过对不同质量厚度的ZnS (Ag )涂层和不同厚度的塑料闪烁体相结合的复合闪烁体探测效率的实验研究,找出了其最佳结合比,使复合闪烁体对α、β粒子的探测效率达到最优化。
1 Z nS(Ag)质量厚度与α探测效率关系ZnS (Ag )是以Ag 作激活剂的ZnS 多晶粉末,是常用的α粒子探测物质。
其发光效率高,对α粒子的探测效率接近100%,对其它粒子不灵敏;发光衰减时间较长(约10μs ),计数率不能很高[1]。
ZnS (Ag )喷涂层的质量厚度不仅决定了对α粒子的探测效率,同时也会影响探测器对低能β粒子的探测效率,并且会影响仪器对α、β粒子信号的分辨。
通过制作ZnS (Ag )喷涂层质量厚度不同的α闪烁体[2],得到了ZnS (Ag )涂层质量厚度与其α本底计数率及对α探测效率的关系曲线(如图1)。
塑料闪烁体 电荷积分
塑料闪烁体电荷积分
塑料闪烁体通常用于粒子探测和测量，其中电荷积分是一种用于记录或测量粒子入射事件的方法。
以下是关于塑料闪烁体电荷积分的基本原理：
1.闪烁效应：塑料闪烁体是一种闪烁探测器，其工作原理基于闪
烁效应。
当高能粒子（如γ射线或带电粒子）与塑料闪烁体相互作用时，它们会激发闪烁体中的原子或分子，导致其处于激发态。
随后，这些激发态的原子或分子会通过辐射的方式释放出能量，产生可见光的闪烁。
2.光传输：释放的可见光会在塑料闪烁体内传播，通常由光导纤
维或其他光学组件传送到光电倍增管或光电二极管等光电探测器。
3.电子信号产生：光电探测器将光信号转换为电子信号，这些信
号可以被记录和测量。
4.电荷积分：电荷积分是一种记录入射粒子事件的方法，通过测
量光电探测器中产生的电荷量来评估入射粒子的能量或强度。
电荷积分通常涉及将光电探测器的电荷输出信号传送到电子学系统，该系统可以对信号进行放大、积分和数字化处理。
积分过程可用于确定入射粒子的能量沉积或事件计数。
5.数据分析：电荷积分产生的数据可用于分析入射粒子的性质，
例如它们的能谱、强度、角分布等。
这些数据对于核物理、粒子物理、辐射测量和医学成像等领域非常有用。
塑料闪烁体和电荷积分是广泛用于粒子探测和辐射测量的技术，可用于测量不同类型的粒子，如γ射线、中子和带电粒子。
通过精确测量电荷积分，可以获得有关入射粒子事件的重要信息，有助于研究和应用领域的进一步研究和测量。
塑料闪烁体中子探测效率及相对发光产额的标定_彭太平
中子注量/ cm2 1 .978 436 ×1010 7 .053 599 ×1010
转换系数 363 .143 683 .837
4 数据处理
首先对测得的各空靶谱 、 效应谱 、 挡锥谱作死 时间修正 ;然 后以长计 数器积分 计数作为 归一标 准 , 效应谱 -(挡锥谱 ×归一系数), 从而扣除大厅
原子核物理评论
第 19 卷
对于中子在靶底衬及靶管材料上的散射及由其
引起的 γ贡献 , 由于属于次生效应 , 通过加工特制 的管壁厚度仅 0 .5 m m 的长靶管 , 尽量减少靶头物 质 , 其影响可不作特别考虑 .
对大厅散射中子及大厅 γ本底的贡献 , 采用挡 锥法加以扣除 .其屏蔽锥的设计除了能保证完全阻 挡 5 MeV 能量 的中子外 , 还应着重考虑中子在屏 蔽锥上可能产生的次级 γ效应 , 因此锥材料选择含 B 聚乙烯 , 利用10 B(n , α)反应吸收慢化中子 , 含 B 聚乙烯长度为 40 cm , B 的含量约 10 %.同时在锥 体尾部用 20 mm 厚的铅和 20 mm 厚 的铜吸收10B (n , α)反应产生的 0 .48 MeV 的 γ射线 .尤其要注 意对慢化中子的吸收不能采用惯用的镉片吸收法 , 因为镉对慢化中子的吸收主要是通过113Cd(n , γ)反 应完成 , 其结果是产生大量的较高能量的 γ射线 , 会对测量工作带来不利影响 .同时在实验中 , 锥的 位置应根据下述标准权衡确定 :(1)离闪烁探测器 尽可能远 , 使锥对闪烁体所张的立体角尽可能小 , 尽量减少锥上产生的次级效应对测量结果的影响 , 同时也尽量减少锥对反向散射的大厅中子本底及 γ 本底的屏蔽影响 .(2)屏蔽锥不能离产生中子的靶 太近 , 以避免引起中子场的太多变化 .
4 第四章 闪烁探测器解析
无机晶体闪烁体的种类： 掺有少量激活剂的无机盐晶体： 碘化钠（铊激活）NaI（Tl）；碘化铯（铊激活）CsI（Tl）
硫化锌（银激活）ZnS（Ag）
玻璃体： 锂玻璃（铈激活） LiO2·2SiO2（Ce） 不掺杂纯晶体： 锗酸铋（BGO）；钨酸镉（CWO）；氟化钡（BaF2）
二、闪烁体的物理性质
1.发射光谱
几种典型闪烁体的发射光谱
2. 发光效率
发光效率是指闪烁体将吸收的射线能量转变为光的比例。 一般使用以下三个量来描述。
光能产额：核辐射在闪烁体中损失单位能量闪烁发射的光 子数。当粒子在闪烁体中损失的能量为E，闪烁过程发出 的总光子数为nph时，则光能产额
Y ph
n ph E
它的单位是光子数/兆电子伏（1/MeV）。1/Yｐｈ表示在闪烁体 中每产生一个光子所消耗的核辐射能量。
I( t ) Ife
τ f和τ s分别为快、慢两种 成分的发光衰减时间； τ f为 ns量级τ s约为数十至数百ns 量级，If和Is分别为快、慢 成分的发光强度。
t f
I se
0.6
t s
闪烁体 BaF2
τ f(ns) τ
6.2
33 2.4
s
(ns)
620
芪
蒽 液闪
370
370 200
处于s10态的激发分子群按一定的平均寿命跃回基态并同时发 出光子。设用τ表示s10态的平均寿命，则激发后t时刻单位 时间内发射的光子数可表示为 I=I0e-t/τ
其中I0为t0时刻单位时间内从s10态跃回基态而发出的光子数。 一般τ是10-8～10-9s量级，故由s10跃回基态的发光过程是相 当快的，称作荧光。
碘 化 钠 晶 体 封 装 示 意 图
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塑料双闪烁体法测量α和β：JJYQ-400X
JJYQ-400X低本底α、β测量仪是当前国内新一代采用塑料双闪烁体法测量α和β的放射性的反符合低本底α/β测量系统；可同时测量样品中的总α、总β活度；具有效率高、本底低、串道比低、长期稳定性好、无需耗材、经久耐用、操作方便等特点。
可用于辐射防护、环境监测、饮用水、医药卫生、农业科学、核电站、反应堆、同位素生产、地质勘探、高等院校、进出口商品检验检疫、科学研究等领域中α/β的总活度的测量。
主要技术参数：
产品执行标准GB/T11682-2008、检定规程JJG853-1993
产品应用标准GB 5749-2006、GB/T5750.13-2006、GB 8537-2008、GB19298-2003等单位面积平均本底计数率/（计数·cm-2·min-1）
α≤0.003 β≤0.1
效率比
α≥85% β≥58%
效率稳定性
α＜3% β＜8%
串道比
α射线对β道≤2.5%
β射线对α道≤0.3%
仪器灵敏度
α5×10-4Bq
β1×10-3 Bq
本底稳定性：在24h,本底计数率变化应在（平均计数率±3σ）的范围内，其中σ为本底计数的标准误差。
注：本参数测量所用α参考源为239Pu，参考源活性区为Φ25mm，表面粒子发射率约为102粒子数/（min·2π）；β参考源为90Sr-90Y，参考源活性区为Φ20mm，表面粒子发射率约为102粒子数/（min·2π）。
高压调节范围0～1000V，稳定度优于0.5%；
绝缘电阻≥2MΩ；耐压绝缘度＞1500V；
环境温度5-40℃；相对湿度＜90%；
电源：交流220V±10%，50Hz，功耗≤20W；
产品特点：
◆模块化设计，标准插道式控制器，方便科研单位组合成不同功能系统；
◆可以同时测量α、β，也可单独测α或β（独有技术：四通道分步送样）；
◆仪器主探测器采用HND-DS2型低本底α、β闪烁体，不怕污染、表面可擦洗，经久耐用；
◆仪器反符合探测器采用HND-DS401型闪烁体，达到反符合降低本底的效果。
反符合效率＞99% ；
◆测量时间、每个探测器的α阈（α）、β低阈（βL）、β高阈（βH）和反符合阈都可通过计算机调节。
阈值调节精度高（最小分度值为0.01V）；
◆程控程度高：仪器采用Rs-232串口或USB接口联接计算机，自动控制测量过程，可打印结果及原始数据；
◆控制软件用户界面友好，自动化程度高，主要技术指标及设备运行状态用户可通过控制软件自行测量和检验；
◆有不同规格的探测器及样品盘供用户选用，以适应不同的测试需求。