文档介绍：第三章核辐射探测原理及探测方法
(一)
王德忠教授
核科学与工程学院
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利用核辐射在气体、液体或固体中引起的电离效应、
发光现象、物理或化学变化进行核辐射探测的元器件
称为核辐射探测器。
核辐射进入探测器灵敏体积后与探测介质相互作用,
探测器输出能够直接或间接的反映核辐射种类、强度、
能量或核寿命等的信息。
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核辐射探测器的种类
常用的有三大类:气体探测器、半导体探测器
和闪烁探测器。
这三类探测器都是把核辐射转变成为电信号,
再由电信号处理设备进行分析和处理。
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气体探测器:
电离室:脉冲电离室、电流电离室、累计电离室;
正比计数器、G-M计数管;
闪烁探测器:
NaI(Tl)单晶γ谱仪;
半导体探测器:
金硅面垒半导体探测器、高纯锗(HPGe)探测器、锂漂移硅探测器;
其它探测器:原子核乳胶、固体径迹探测器、气泡室、火花放电室、多
丝正比室、切伦科夫计数器、热释光探测器。
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如果按照技术指标和用途的差别来区分,三类探测器中每一
类都有很多种。在此侧重讲述在学习这三类探测器时需要了
解的三个方面:
;
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。
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核辐射探测器的主要作用
核辐射探测器的主要作用是把进入探测器灵敏区
域的核辐射转变成为信号处理设备能够觉察出来
的信号。
如电信号、光信号、声信号、热信号等。
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核辐射转变为电信号的过程
第一阶段:入射的粒子,如果是不带电的通过与
探测器物质的相互作用,转变或产生出带电粒子
第二阶段:被电离或激发的原子,在探测器的外
加电场中作定向移动,为探测器外部负载电路提
供电流信号
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气体探测器
由于电离室、正比计数器和G-M计数器把核辐射转变成电信号的
物理过程是在探测器充特定气体的体积中进行的,所以称之为气
体探测器。
气体探测器是一个内部充有气体、两电极间(高压极和收集极)
加有电场的小室。
气体探测器是最早使用的核辐射探测器,尽管其他探测器发展很
快,但是,由于它具有结构简单,使用方便等优点,至今仍被广
泛使用。
常用的气体探测器有电离室、正比计数管和盖革-弥勒计数管
(Geiger-Miiller,简称G-M)。
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气体探测器工作概况
气体探测器是利用收集辐射在气体中产生的电离电荷来探测辐射的探
测器。因此,探测器也就是离子的收集器。
它通常是由高压电极和收集电极组成,常见的是两个同轴的圆柱形电
极,两个电极由绝缘体隔开并密封于容器内。
电极间充气体并外加一定的电压。辐射使电极间的气体电离,生成的
电子和正离子在电场作用下漂移,最后收集到电极上。电子和正离子
生成后,由于静电感应,电极上将感生电荷,并且随它们的漂移而变
化。于是,在输出回路中形成电离电流,电流的强度决定于被收集的
离子对数。
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气体原子的电离和激发
次级电子:电离出来的电子
原电离:由带电粒子直接产生的电离
次电离:由次级电子所产生的电离
总电离:原电离和次电离之和
实验表明:入射粒子在气体中产生的总电离离子对数目
N0与它在气体中损失的能量E成正比,即N0=E / W
W:平均电离能
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