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8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等在线视频

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

下一节:8.2.5 累计电离室

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8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等课程教案、知识点、字幕

我们接着来介绍脉冲电离室的

其它的一些性能指标

我们来看一下饱和特性曲线的

形成物理过程

我们说当你的工作电压

不是太高的时候

相当于这个电离室里面的

电场强度比较弱

那么这种情况下

电子和离子的漂移速度

都比较慢

复合的影响就不可避免

能够被电极收集的电荷量

就有限

所以输出电压脉冲信号

幅度比较小

当你的工作电压越来越高

电场越来越强

复合的影响会逐渐地减弱

逐渐地减弱

所以输出电压脉冲信号呢

会逐渐地增大

所以随着工作电压的增加

开始的时候

输出电脉冲信号幅度

总是在增加的

但是当你工作电压强到

就是增加到让电场已经足够强

使得复合的影响

基本上已经被消除了

那么这个时候呢

你工作电压再高

电场强度再强

你能够被电极收集的电荷量

也不会再增加了

所以我们说

看到输出脉冲信号的幅度呢

在工作电压达到一定数值的时候

基本上趋于平稳

我们叫它达到饱和了

这就是饱和特性

形成的一个物理过程

当然如果你的工作电压

继续升高

那可能在里面会产生碰撞电离

这个时候已经不是

电离室的工作状态

我们把它输出电压脉冲幅度

随着工作电压

不怎么变化的那个值

我们叫它叫饱和电压

当然对于电离室来说

它工作的时候

它的工作电压必须要大于

它的饱和电压

我们把它的

输出电脉冲信号的幅度

随着工作电压增加

而又开始增加的那个地方的

工作电压叫做放电电压

用V2去表示它

对于电离室来说

我们的工作电压也不能超过v2

所以通常我们电离室

选择工作电压的话

也要测量它的饱和特性曲线

一般来说我们选在这个中间一段

是比较好的

饱和区我们说

它其实也不是一个

完全水平的状态

我们说它有一定的倾斜上升的

这样的一个情况

之所以有这样的一个情况呢

我们说是随着工作电压的升高

其实探测器的灵敏度体积

本身是在增加的

另外一个灵敏体积增加

就是原来收集不到的电荷量

也能收集了

所以收集的电荷量

还是有所增加的

另外一个电场比较强呢

它的这个负离子

就是被吸附的电子呢

有一个释放的过程

最后也会使得它输入电压信号

会有一点点增加

所以它不是一个水平的这种状态

这个是它的饱和特性曲线

我们再来看一下

电离室的坪特性曲线

坪特性曲线从形状上来看呢

和它的饱和特性曲线很像

但是纵坐标不一样

横坐标是一样的

横坐标还是工作电压

但是纵坐标这个时候

就不是输出电压脉冲信号的幅度

而是电离室的计数率

我们用电离室的计数率

随着工作电压的变化

叫做它的坪特性

当然这种情况下我们测量坪特性

要求你的入射粒子束流

是不变的

这样的一个情况

我们说如果入射粒子

是单能的入射粒子

那么随着工作电压的变化

我们刚才说了

工作电压在一定范围变化的时候

它的输出电压脉冲信号的幅度

也是在变化的

这是在工作电压比较小的情况

在这个变化的过程里头

如果你设置一个阈值

超过阈值的脉冲信号的数量

可能会越来越多

这个时候我们会看到

它的计数率是在不断上升的

但是当你工作电压已经增加到

使得探测器工作在饱和状态了

就是已经达到它的饱和区了

你工作电压再提升

它的输出电脉冲信号的幅度

也不再变了

那么这种情况下

能够超过阈值的脉冲的

这个数量基本上也就不变了

所以我们从坪特性上来看呢

也会达到一个这种坪区

当然坪区的大小呢

显然和你阈值的选择是有关系的

如果你阈值选择的比较高

那它坪特性最后能达到的

这个值就比较小

如果你阈值选的比较低一点

那能够达到的这个就会更高一些

所以我们会不同的阈值

得到不同的坪特性曲线

根据我们刚才的分析

显然h1是比较高的

h3的是比较小的

是这样的一种情况

同样我们通过坪特性曲线呢

也能够大概了解到

这个探测器

什么时候它就达到饱和了

所以我们有的时候

我们直接测量它的坪特性曲线

也可以去找到它的工作电压

所以说当输出电压脉冲幅度

饱和之后

计数率不会再随着

工作电压而变化了

那么这是它的坪特性曲线

找到坪特性曲线之后呢

也就知道了它

已经处于一个饱和的工作状态

我们也可以用这样的一个情况

来找到它的工作电压

就选择一个什么样范围的

工作电压比较合适

下面我们来介绍

另外一个指标探测效率

探测效率是对所有的

脉冲工作状态探测器

都是有这样的一个指标的

我们这个地方给出来的定义

描述的是它的本征探测效率

本征探测效率描述的是

记录下来的脉冲数

占有射入探测器灵敏体积的

粒子数的一个比例

所以通常我们也用百分数去描述它

那么对于带电粒子来说呢

它的探测效率可能接近于100%

但往往也到不了100%

原因是这样的

首先我们说带电粒子

可能只在灵敏体积里面

损失一部分能量

损失一部分能量

可能导致你输出

信号是比较小的

输出信号如果比你分辨率

还低的话

那么这个信号是不被记录的

另外一个就是电离过程

本身是涨落的一个过程

涨落的过程总有可能

使得某些信号比较小

这样的话我们说

有一部分比较小的那些信号

低于甄别阈就没有被记录

所以记录下来的脉冲数呢

比射入探测器灵敏体积的

粒子束要少一些

这个探测效率就小于100%

对于中性粒子

像伽马射线

或者中子等等

这个探测效率呢

就会远小于100%了

通常我们说这个探测效率

其实首先取决于这种粒子

就是中性粒子和介质作用

产生次级带电粒子的

相互作用截面

这个截面决定了它的探测效率

然后再回到上面那个部分去

即使产生了带电粒子

未必也能产生

足够大的信号被记录

所以我们说对于伽马射线

或者中子等等

探测效率往往比较低

下面我们来介绍它的时间特性

时间特性呢

第一个重要的时间特性

就是它的分辨时间

分辨时间就是能够分辨开

两个相继入射粒子的

最小的时间间隔

通常我们又把分辨时间

叫做死时间

也就是说

如果你第二个入射粒子

和第一个入射粒子的

相隔的时间间隔

小于你的分辨时间了

第二个入射粒子就不被记录了

而且第二个入射粒子

往往会对第一个入射粒子的测量

造成一定的影响

那么分辨时间呢

主要取决于输出回路参数的选择

和后面这个放大成型

时间的一个选择

那么第二个时间指标是它的时滞

指的是入射粒子的入射时刻

和输出脉冲的产生的时间差

脉冲电离室我们往往不去讨论

它的时滞

第三个时间指标叫时间分辨本领

这个是对于入射粒子的入射时刻

测量精度的一个描述

也就是你用探测器的输送脉冲

来确定入射粒子的入射时刻

它的时间精度究竟是多少

就是定时的一个精度

这个定时的精度呢

我们说显然

如果是你用输出电脉冲信号

去定时的话

就会受到它的输出电脉冲信号钱

前沿变化的这个影响

所以对于离子脉冲电离室来说

它的这个变化还是挺大的

也就定时精度是比较差的

对于电子脉冲电流室呢

它的这个定时的精度就要好一些

这个就是脉冲电离室

主要性能指标的第二个部分

我们描述了它的饱和特性

描述了它的坪特性

也描述了它的探测效率的定义

也描述了它的时间的一些特性

在具体用到探测器的时候

我们要关注它的这些特性

这一节的内容就到这里

核辐射物理及探测学课程列表：

第一章原子核的基本性质

-1.1 基础知识、常量与单位

--1.1.1 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

--1.2.1 原子核的构成

--1.2.2 原子核的表示方法

--1.2.3 一些原子核相关的术语

-1.3 原子核的大小与稳定性规律

--1.3.1 原子核的大小

--1.3.2 核力的基本特性

--1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

--1.3.4 核势垒

-1.4 原子核的结合能

--1.4.1 质量亏损与质量过剩

--1.4.2 原子核的结合能与比结合能

--1.4.3 液滴模型

-1.5 原子核的自旋

--1.5.1 原子核的自旋

-1.6 原子核的磁矩与电矩

--1.6.1 原子核的磁矩

--1.6.2 原子核的电矩

-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态

--1.7.1 原子核的统计性质

--1.7.2 原子核的宇称

--1.7.3 原子核的能态

-课后作业--作业

第二章原子核的放射性

-2.1 放射性衰变的基本规律

--2.1.1放射性的发现

--2.1.2原子核的放射性

--2.1.3衰变纲图

--2.1.4放射性衰变的基本规律

--2.1.5描述放射性的特征量

--2.1.6 放射性活度、比活度、射线强度

-2.2 递次衰变规律

--2.2.1 递次衰变规律

--2.2.2 放射性平衡与逐代衰变

-2.3 放射系

--2.3.1 放射系

-2.4 放射规律的一些应用

--2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

--2.4.2 放射源制备时间与放射源活度确定

--2.4.3 碳-14断代年代法

--2.4.4 地质放射性鉴年法

--2.4.5 短寿命核素发生器

-课后作业--作业

第三章原子核的衰变

-3.1 原子核的衰变方式

--3.1.1 原子核的衰变方式

-3.2 α衰变

--3.2.1 α衰变的形式

--3.2.2 α衰变的特点

--3.2.3 α衰变的衰变能

--3.2.4 α衰变与核能级图

--3.2.5 α衰变的衰变常数

-3.3 β衰变

--3.3.1 什么是β衰变？

--3.3.2 中微子假说

--3.3.3 中微子的性质

--3.3.4 β-衰变

--3.3.5 β+衰变

--3.3.6 轨道电子俘获

--3.3.7 β衰变三种类型小结

--3.3.8 β衰变的费米理论与选择定则

--3.3.9 β能谱形状与库里厄图

--3.3.10 衰变常数与比较半衰期

-3.4 γ跃迁

--3.4.1 什么是γ跃迁？

--3.4.2 γ跃迁的多极性与主要特点

--3.4.3 γ跃迁几率与选择定则

--3.4.4 同质异能跃迁

--3.4.5 内转换

-课后作业--作业

第四章原子核反应

-4.1 核反应的概况

--4.1.1 原子核反应相关概念

--4.1.2 核反应中的第一

--4.1.3 核反应的分类

--4.1.4 核反应中的守恒定律

-4.2 核反应能和Q方程

--4.2.1 核反应能

--4.2.2 Q方程

--4.2.3 Q方程的应用

--4.2.4 实验室坐标系和质心坐标系

--4.2.5 核反应阈能

--4.2.6 L系和C系中出射角的关系

-4.3 核反应截面和产额

--4.3.1 核反应截面

--4.3.2 微分截面和角分布

--4.3.3 L系和C系中反应截面的关系

--4.3.4 反应产额

-4.4 反应机制及核反应模型

--4.4.1 核反应的三阶段描述和各截面的关系

--4.4.2 核反应的光学模型

--4.4.3 复合核模型

--4.4.4 共振和共振公式

--4.4.5 (n,γ)反应的1/v规律

-课后作业--作业

第六章射线与物质相互作用

-6.1 辐射与物质相互作用概述

--6.1.1 射线(辐射)及射线的分类

--6.1.2 带电粒子与物质原子的碰撞过程

--6.1.3 能量损失率、比能损失或阻止本领

-6.2 重带电粒子与物质的相互作用

--6.2.1 重带电粒子与物质相互作用的特点

--6.2.2 电离能量损失规律：Bethe公式

--6.2.3 对Bethe公式的讨论

--6.2.4 Bragg曲线与能量歧离

--6.2.5 能量损失的Bragg加法法则

--6.2.6 重带电粒子的射程及射程歧离

--6.2.7 阻止时间

-6.3 快电子与物质的相互作用

--6.3.1 快电子与物质相互作用的特点

--6.3.2 辐射能量损失规律

--6.3.3 快电子的能量损失率

--6.3.4 快电子的吸收与射程

--6.3.5 快电子的散射与反散射

--6.3.6 正电子湮没

--6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

-6.4 γ射线与物质的相互作用

--6.4.1 能谱的概念

--6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

--6.4.3 光电效应(物理、能量、截面)

--6.4.4 康普顿效应

--6.4.5 电子对效应

--6.4.6 三种效应的比较

--6.4.7 其他作用过程

--6.4.8 γ射线的衰减规律

--6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

-课后作业--作业

第七章辐射测量的数理统计基础

-7.1 统计学的基础知识

--7.1.1 伯努利实验

--7.1.2 二项分布

--7.1.3 泊松分布

--7.1.4 高斯分布

--7.1.5 串级变量

-7.2 放射性测量的统计误差

--7.2.1 核衰变数的涨落

--7.2.2 放射性测量的统计误差

-7.3 电离过程的涨落与法诺分布

--7.3.1 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

--7.4.1 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

--7.5.1 相邻信号脉冲(或粒子)的时间间隔

--7.5.2 相邻“进位脉冲”的时间间隔

-课后作业--作业

第八章气体电离探测器

-8.1 气体中离子与电子的运动规律

--8.1.1 气体中离子与电子的运动规律

-8.2 电离室

--8.2.1 电离室的工作机制

--8.2.2 脉冲电离室及其输出信号

--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

--8.2.5 累计电离室

-8.3 正比计数器

--8.3.1 正比计数器的工作原理

--8.3.2 正比计数器的输出信号

--8.3.3 正比计数器的主要性能指标

-8.4 G-M计数管

--8.4.1 GM计数管的工作机制

--8.4.2 有机自熄GM计数管

--8.4.3 卤素自熄GM计数管

--8.4.4 自熄GM计数管的输出信号和主要性能指标

-8.5 气体探测器小结

--8.5.1 气体探测器小结

-课后作业--作业

第九章闪烁探测器

-9.1 闪烁体

--9.1.1 闪烁体及其分类

--9.1.2 闪烁体的主要物理特性

--9.1.3 闪烁光的收集

-9.2 光电倍增管

--9.2.1 光电倍增管及其主要性能

-9.3 闪烁探测器

--9.3.1 闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路

--9.3.2 闪烁探测器的输出信号

--9.3.3 闪烁探测器输出信号的涨落

-9.4 单晶闪烁谱仪

--9.4.1 单晶闪烁谱仪的构成和主要性能指标

-课后作业--作业

第十章半导体探测器

-10.1 半导体与半导体探测器

--10.1.1 半导体探测器及其基本特点

--10.1.2 半导体的基本性质

-10.2 PN结半导体探测器

--10.2.1 PN结半导体探测器的工作原理

--10.2.2 PN结半导体探测器的输出信号

--10.2.3 PN结半导体探测器的主要性能

-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器

--10.3.1 锂漂移半导体探测器

--10.3.2 高纯锗半导体探测器

--10.3.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器的性能与应用

-10.4 其他半导体探测器

--10.4.1 其他半导体探测器

-课后作业--作业

第十二章核辐射测量方法

-12.1 活度测量方法

--12.1.1 辐射测量关心的问题

--12.1.2 活度测量的相对法与绝对法

--12.1.3 影响活度测量的因素

--12.1.4 α放射性样品活度的测量

--12.1.5 β放射性样品活度的测量

-12.2 符合测量法

--12.2.1 什么是符合？

--12.2.2 真符合

--12.2.3 反符合

--12.2.4 延迟符合

--12.2.5 符合曲线

--12.2.6 偶然符合

--12.2.7 真偶符合比

-12.3 γ能谱解析

--12.3.1 γ能谱解析

-课后作业--作业

第十三章中子及中子探测

-13.1 中子的基本特性与分类

--13.1.1 中子的基本特性与分类

-13.2 中子源

--13.2.1 中子源

-13.3 中子与物质的相互作用

--13.3.1 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

--13.4.1 中子探测的特点与探测方法分类

-13.5 常用的中子探测器

--13.5.1 常用的中子探测器

-课后作业--作业

8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等笔记与讨论

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