闪烁探测器的使用|特性

　　闪烁探测器主要是由闪烁体、光的收集部件和光电转换器件组成的辐射探测器。利用电离辐射在某些物质中产生的闪光来进行探测的，也是目前应用Z多、Z广泛的电离辐射探测器之一。

闪烁探测器的发展

　　闪烁探测器Z基本的思想是依靠辐射粒子在某些物质中引起的闪光来探测电离辐射。早在1903年就有人用荧光屏观察由放射性引起的单次闪光。1944年，柯伦和贝克用光电倍增管代替了肉眼的作用。之后，卡尔曼用萘取代了硫化锌晶体。这两种替换使闪烁探测法有可能探测、记录由单个核辐射产生的脉冲，并可以用电子学方法分析它。

　　闪烁探测器的一大优点在于它的粒子适用范围很广，对能量在1eV～10GeV范围内的辐射粒子都适用。在高能物理及核物理、地球物理学、生物物理学、生物化学、放射化学、医学辐射、安全稽查等众多领域都得到了应用。同时，由于具备探测效率高、分辨时间短等优点，闪烁探测器已成为当今应用Z多的探测器之一。其中又以无机闪烁探测器的应用Z为广泛。

闪烁探到器工作过程

　　闪烁探测器工作过程有以下几个步骤：

　　1、γ射线进入闪烁体与闪烁体的物质产生相互作用，使闪烁体物质中原子分子电离和激发，在退激或复合时形成闪烁光。

　　2、闪烁光被倍增管光阴极收集后，发出光电子，经倍增放大后被阳极收集输出电信号。

　　3、光电倍增管阳极输出的电信号经过前放(跟随器)输出脉冲信号。

闪烁探测器特性

　　1、脉冲幅度分辨率

　　在脉冲幅度分布曲线上，能谱半高宽Δh与峰值幅度h比值的百分数称为脉冲幅度率R，即R=(Δh/h)×1**%。它是表征两个能量相近核素甄别能力的品质因素。

　　2、闪烁探测器坪特性

　　闪烁探测器坪特性不是本身固有特性，而是在一定的使用条件下的一个应用特性。它对确保核仪器的测量精度和可靠工作是非常重要的一般以Nal(TI)与放射源的脉冲积分计数率与高压的特性曲线来确定其坪特性。

　　具有好的坪特性曲线闪烁探测器组成的核子秤及密度计有较好的稳定性。在实际运用中，对闪烁探测器要求较高。好的闪烁探测器坪长要求在200V以上。总坪斜应小于1%。

闪烁体的分类

　　很多物质都可以在粒子入射后而受激发光，因此闪烁体的种类很多，可以是固体、液体或气体。

　　闪烁体材料大致可分为以下三类：

　　(1)用于γ射线探测的CsI(Tl)晶体无机闪烁体：包括碱金属卤化物晶体(如NaI(Tl)、CsI(Tl)等，其中Tl是激活剂)、其他无机晶体(如CdWO4、BGO等)、玻璃体。

　　(2)有机闪烁体：有机晶体(如蒽、芪等)、有机液体、塑料闪烁体。

　　(3)气体闪烁体：如氩、氙等。

闪烁体的发光机理

　　闪烁探测器不同闪烁体在电离辐射作用下发光的物理机制有很大区别。

　　1、无机闪烁体

　　这类闪烁体的发光机制以掺杂激活剂的碱金属卤化物晶体Z为典型。在此类晶体中各原子呈周期性排列，在原子核电场的作用下，原本属于单个原子的核外电子可以以在相邻原子间转移，这样的电子不再固定从属于某个原子，而是从属于整个晶体，这种现象称为晶体中电子的共有化。原先孤立原子中的能级也相互交错重叠形成晶体能带，这些能带又可分为价带与导带，二者之间存在一定宽度的禁带。

　　当电离辐射进入晶体中，原先处于价带的电子受激发跃迁至导带，之后经过一段时间(典型值为10-7秒左右)，电子又退激回到价带，在此过程中会释放出光子，光子能量等于电子前后所处能带能量之差。一般情况下，禁带较宽，因此跃迁释放光子的能量较高，超出可见光范围。

　　如果在晶体中掺入Tl等杂质(激活剂)，则可以在原先的禁带中产生一些局部能级，这样电子再受激和退激时就可能会落到这些局部能级，相应的能量差也比原来要小，因此退激放出的光子能量比原先要低，即落在可见光范围内。

　　2、有机闪烁体

　　有机闪烁体大多属于苯环结构的芳香族化合物，其发光过程中主要通过电子的跃迁实现。

　　气体闪烁体：气体分子受电离辐射激发，退激时释放光子。气体闪烁体放出的光子大多属于紫外光波段，因此需要使用专门针对紫外光的光电元件，或者在工作气体中掺入少量杂质气体(如氮气)通过吸收部分紫外光子来产生可见光光子。

　　随着光电倍增管等微光探测器件的应用和相关技术的进步，闪烁探测器得到了非常迅速的发展，各种新型闪烁体材料层出不穷。由于具有探测效率高、分辨时间短、使用方便、适用性广等特点，闪烁探测器在某些方面的应用已超过气体探测器，并为γ射线谱学的形成和发展提供了可能。