当前课程知识点:核辐射物理及探测学 > 第七章 辐射测量的数理统计基础 > 7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落 > 7.4.1 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落
下面我们来看一看
粒子数脉冲的
总电离电荷量的涨落
我们知道探测器
有三种主要的工作方式
第一种 脉冲工作方式
测量单个粒子
探测器对逐个辐射粒子进行探测
输出的信号
与单个粒子相对应
脉冲计数与入射的粒子数对应
单个输出信号的幅度
则反映了入射粒子的能量
这是第一种脉冲型的模式
那么第二种叫做累计型工作方式
它测量的是粒子束脉冲
粒子束脉冲在探测器内
产生的总电离效果
形成一个大脉冲
脉冲幅度与粒子束内
粒子数和能量有关
第三种也是累计型工作方式
它测量的是稳定的粒子束流
是稳定粒子束流在探测器内
产生的平均电离效应
输出的是一个直流电流
或者电压信号
信号的大小一般正比于
粒子束的束流强度
我们也把这个称之为
电流型的工作方式
下面我们来看一看第二种
就是粒子束脉冲
累计型的总电离电荷量涨落
我们以X线的成像
就是集装箱检测系统的X线成像为例
假设现在有个电子束
它打了电子靶之后
会产生一些X射线脉冲
那么X射线脉冲呢
穿过了一个物体
形成了透射的X射线脉冲
最后被探测器所测量
形成输入信号
那么这里边
例如我们用到的
是9MeV的电子加速器
那么它的轫致辐射
造出来的X射线
一个脉冲之内
会产生3.1×10的
12次方个X光子
那么这些X光子
是不是都能进入探测器呢
不一定
因为探测器对加速器
这靶点所张的立体角是很小的
有多小呢
在4π的立体角之内
它只有2.86乘10的-8次方
因此射入探测器的X光子
我们可以认为
它是一个泊松分布
每一个脉冲有多少射进去呢
这个期望值
是8.9×10的
四次方个X光子
那么射入探测器
是不一定会导致被测量到呢
这也不一定
每一个光子在探测器内
还有一个本征探测效率ε
那么n1呢
等于n0乘ε
这是被探测器测量到的光子数目
那么n!是由泊松串伯努利
因此它是一个泊松分布
那么这里还有一个n2
n2是每一个被探测到的光子
在探测器内产生的离子对数目
那么这个我们应该知道
他是服从法诺的分布
因此最终一个粒子束脉冲
在探测器内形成的离子对数目
大N呢
我们知道它应该等于
n0乘以ε乘n2
下面我们来看一看
粒子束脉冲模式的时候
的涨落情况
这里看到
第i个X脉冲n1i
那么它的信号什么样的呢
首先输出信号这个N呢
是n1和n2的一个串级型的
随机变量
这n1是射入探测器的光子数
那么n2是每一个入射的X射线
在探测器内产生的电荷量
那么总的离子对数呢
就是这样的
Ni等于n21加上n22
加上n2n1i
它的平均值等于多少呢
等于n1×n2也就是
平均一个脉冲
射进来多少X光子
乘上平均来看
每一个X光子产生的电荷量
或者说离子对数目
那么它的相对标准偏差呢
等于什么呢
等于第一级变量的
相对标准偏差
加上第二级变量的相对标准偏差
除上第一级的期望值
我们说的更清楚一点
就是总的离子对数目的相对涨落
等于每个脉冲之内
入射光子数量的相对涨落
加上每一个光子
在探测器内产生的
离子对数目的相对涨落
除上每一个脉冲
进来的光子的数目的平均值
如果n1服从泊松分布
n1服从法诺分布
那么这个式子就比较清楚了
那么νN平方等于
νn1方加上νn2平方除上n1
它等于什么呢
等于n1分之一
加上n1分之一乘上n2分之法诺因子
再整理下
就是右边这个形式
这就是粒子束脉冲的
总电离的电荷量的涨落
-1.1 基础知识、常量与单位
-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语
-1.3 原子核的大小与稳定性规律
-1.4 原子核的结合能
-1.5 原子核的自旋
-1.6 原子核的磁矩与电矩
-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态
-课后作业--作业
-2.1 放射性衰变的基本规律
-2.2 递次衰变规律
-2.3 放射系
-2.4 放射规律的一些应用
-课后作业--作业
-3.1 原子核的衰变方式
-3.2 α衰变
-3.3 β衰变
-3.4 γ跃迁
-课后作业--作业
-4.1 核反应的概况
-4.2 核反应能和Q方程
-4.3 核反应截面和产额
-4.4 反应机制及核反应模型
-课后作业--作业
-6.1 辐射与物质相互作用概述
-6.2 重带电粒子与物质的相互作用
-6.3 快电子与物质的相互作用
-6.4 γ射线与物质的相互作用
-课后作业--作业
-7.1 统计学的基础知识
-7.2 放射性测量的统计误差
-7.3 电离过程的涨落与法诺分布
-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落
-7.5 时间间隔的统计分布
-课后作业--作业
-8.1 气体中离子与电子的运动规律
-8.2 电离室
--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分:能量分辨率
--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分:饱和特性、坪特性等
-8.3 正比计数器
-8.4 G-M计数管
-8.5 气体探测器小结
-课后作业--作业
-9.1 闪烁体
-9.2 光电倍增管
-9.3 闪烁探测器
-9.4 单晶闪烁谱仪
-课后作业--作业
-10.1 半导体与半导体探测器
-10.2 PN结半导体探测器
-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器
-10.4 其他半导体探测器
-课后作业--作业
-12.1 活度测量方法
-12.2 符合测量法
-12.3 γ能谱解析
-课后作业--作业
-13.1 中子的基本特性与分类
-13.2 中子源
-13.3 中子与物质的相互作用
-13.4 中子探测的特点与探测方法分类
-13.5 常用的中子探测器
-课后作业--作业