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9.1.1 闪烁体及其分类

下一节:9.1.2 闪烁体的主要物理特性

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9.1.1 闪烁体及其分类课程教案、知识点、字幕

这一节开始

我们介绍另外一种探测器

闪烁探测器

我们先来看一下什么是闪烁探测器

那么闪烁探测器是利用

辐射在某些物质中产生闪光

来探测电离辐射的一种探测器

那么闪烁探测器呢

其实也是一种

历史非常悠久的探测器

那么最初伦琴发现X射线的时候

我们说它用到的那个荧光屏

其实就是一种闪烁探测器

只不过那个时候的闪烁探测器

它没有这个光的读出器件

直接用肉眼去看闪烁屏发的光

利用起来很不方便

所以应用也不是那么地广泛

那么现代的闪烁探测器呢

它包括了主要有两个部件构成

一个是闪烁体

一个是光电转换器件

那么这张图我们给了一个

闪烁探测器的基本构成

它包括了这么几个方面

一个需要一个封闭的一个外壳

就是把这个闪烁体光电倍增管

光电转换器件

封闭在里面的一个外壳

然后在里面包括了有闪烁体

和光电倍增管

这是它的主要构成部分

但是这个光电倍增管呢

是我们主要用到的一种光电转换器件

它有这个电子放大的功能

其实我们说用其它的光电转换器件

也可以实现类似的功能

那么再往后就是

我们要给这个光电倍增管给它供电

形成电场的一个部分

我们叫分压器

因为光电倍增管有多个电极

在光电倍增管里面有多个电场

所以用这个分压器

形成了不同的电压的等级

然后最后输出的信号呢

我们通过一个前置放大器

给它放大输出就可以了

当然这个里面需要有高压的供电

那么在光电倍增管里面我们会看到

其实它是有很多个电极

那么最前面的一个电极

我们叫光阴极

光阴极实现的功能就是

一个光到电的转换的过程

再往后的电极都是一个

我们叫打拿极

是电子倍增的一个过程

最后一个电极是阳极

在阳极上面我们通常引出信号

在这个地方就不再做电子的放大

所以我们会看到其实闪烁探测器

它的基本构成比我们前面要讲的

讲过的气体探测器要稍微复杂一点

也就是说它的信号形成

其实不是一步完成的

至少有这么两个过程

第一个是发光的过程

第二个是一个光电转换

和电子倍增的过程

我们来看一下

闪烁探测器的工作过程

首先辐射要射入闪烁体

所以这个地方我们会看到

其实闪烁体是

闪烁探测器的灵敏体积

你打到后面的其它器件上面

是不行的

就是辐射要射入闪烁体

使闪烁体原子电离或激发

然后受激原子退激

发出的荧光

我们叫闪烁光

当然这个荧光基本上是在

可见光的波段范围里面

一般是偏蓝光

那么荧光光子通过我们

各种收集的手段

把它收集到

光电倍增管的光阴极上去

然后通过光电效应在光阴极上

实现了一个光到电的一个转换

就是光子到电子的一个转换

然后电子在电子场的作用下

就往后面去运动

在打到打拿极上面去的时候呢

有一个倍增的过程

所以有一个电子运动和倍增

最后运动到阳极回路里面输出信号

那么这是一个闪烁探测器的

一个基本的工作流程

而最后在阳极输出的信号量

就是我们看它的输出电荷量

它应该和辐射在闪烁体里面

损耗的能量成正比

因此我们可以用闪烁探测器

来测量辐射损耗在闪烁体里面的能量

如果这个辐射是把所有能量

都损耗在闪烁体里面了

也就是说

我们可以用它的输出信号

来测量辐射的能量

那么本章

我们会介绍八个知识点

我们先来看一下

闪烁体及其分类

那么什么是闪烁体呢

闪烁体指的是和辐射相互作用后

能够产生闪烁光子

而且闪烁光子

能够有效传输出来的物质

而我们可以认为

任何物质和辐射相互作用之后呢

都可能有光子的产生

但是这些光子

未必也能够传输出来

我们说闪烁体呢

首先要求它产生闪光

而且光一定要能够传输出来才行

所以理想的闪烁体

一定要具有这样的属性

首先是发光效率要高

也就是说它能够把损耗在

它里面的能量有效地转换成光子

光子越多越好

第二个是它的能量线性要好

也就是说它这个发光的效率

应该和辐射损耗在它里面的能量

这个量是无关的

这样的话我们就可以用它来测量

辐射损耗在它里面的能量了

第三个呢是温度性能要好

也就是说它的发光效率

最好不要随着温度而变化

第四个是它的发射光谱和吸收光谱

应该是不重叠的

也就是说

它发的光能够有效地传输出来

第五是合适的折射率

折射率太大呢

它的光也不容易传输出来

所以我们要求

它的折射率不能太大

第六呢发光衰减时间要短一点

发光衰减时间我们后面会看到

直接影响到它输出的电流信号

那么也会影响到它的时间特性

所以发光时间短呢

时间特性会好一点

第七个是要有良好的加工

和保存的性能

这个不是所有的闪烁体

都能达到这样的要求

我们会看到有一些闪烁体

它可能会有这种

我们叫潮解的属性

就是说在空气里面它会潮解

潮解的话

使它的性能就会变差

或者变得就不能用了

所以要求它用的时候要密封使用

所以这些地方我们会看到

每一种闪烁体

都有它自己的一些特点

它可能满足前面的几个要求

那么有的要求可能不完全地适合

但是应用的过程里面

我们要想办法减小它的

不适合的这一点

对我们测量的影响

那么闪烁体呢

我们可以把它这么样进行分类

主要的分类呢

我们可以把它分成两类

一类叫无机闪烁体

一类叫有机闪烁体

那么无机闪烁体呢

就是一些无机晶体

掺杂的或者不掺杂的

或者玻璃体

我们都可以叫它无机闪烁体

比较常用的就是像碘化钠

掺砣的碘化钠

碘化铯掺砣的

或者掺钠的都是可以

纯晶体的话

我们常用的像

BGO或者碘化铯都可以

那么玻璃体呢

主要是锂玻璃

主要是用来测量中子

那么有机闪烁体呢

有一些是有机晶体

或者是有机液体闪烁体

或者是塑料闪烁体

那么它都是由有机物质构成的

所以我们叫它有机闪烁体

那么根据这个物质的状态呢

我们还可以分出另外一类

我们叫气体闪烁体

像氩气呀氙气呀

它本身都是惰性气体

在气体探测器里面我们可以

把它当成工作气体来使用

那么其实我们说

辐射和气体作用之后

也可以产生闪烁光子

所以我们也可以把这样的物质

当成气体闪烁体来用

那么有的时候呢

我们要把这样的气体给它液化

作为液体闪烁体来用也是可以的

那么这个就是关于闪烁体

和闪烁体的分类

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

9.1.1 闪烁体及其分类笔记与讨论

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