(二)閃爍探測(cè)器
它由閃爍體(熒光體)和光電倍增管兩部分組成。閃爍體有固態(tài)、γ射線探測(cè)儀閃爍探測(cè)器液態(tài)、氣態(tài)三種,可分為有機(jī)閃爍體和無機(jī)閃爍體。
NaI(Tl)型閃爍體是一種廣泛應(yīng)用的無機(jī)晶體,它以微量鉈作為激活劑,它的單晶具有非常好的透明度,NaI(Tl)晶體密度大,約3.67g/cm3;平均原子序數(shù)較高,為32左右。所以它對(duì)γ射線或X射線的阻止本領(lǐng)大,是對(duì)γ射線或X射線探測(cè)效率極大的一種閃爍體。對(duì)于大晶體,若記錄能量為1MeV的γ光子,效率可達(dá)百分之幾十。它的發(fā)光時(shí)間極短,僅為10-7s。因而最大計(jì)數(shù)率可達(dá)105脈沖/s,常用于測(cè)量γ射線。當(dāng)用于測(cè)量X射線時(shí),可將NaI(Tl)做成薄晶體。
碘化銫(CsI(Tl))晶體的密度及有效原子序數(shù)比NaI(Tl)大,γ射線探測(cè)儀閃爍探測(cè)器故其探測(cè)效率較NaI(Tl)高,它的發(fā)光持續(xù)時(shí)間比NaI(Tl)長,也是一種探測(cè)γ射線(X射線)的閃爍體。它的最大特點(diǎn)是不怕潮解,很適合地質(zhì)工作,由于CsI(Tl)成本高,實(shí)際應(yīng)用還不普遍。
塑料閃爍體是在一定溫度下使用有機(jī)閃爍體作溶質(zhì)、塑料作溶劑聚合而成的。它既具有無機(jī)晶體的特點(diǎn)(發(fā)光時(shí)間短,在空氣中不潮解,可探測(cè)中子等),又易制造,易做成各種形狀。在射線照射下轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定。故在多數(shù)情況下有機(jī)晶體均可用塑料閃爍體代替。因此,它廣泛用于探測(cè)重粒子及部分γ射線。
液體閃爍體是有機(jī)閃爍體溶于甲苯等有機(jī)溶液中制成的。它的體積可做得很大,因此其探測(cè)靈敏度很高。
鍺酸鉍閃爍體BGO,密度大,對(duì)γ射線的探測(cè)靈敏度很高,對(duì)于天然放射性核素放射出的1~3MeV的γ射線有特別高的探測(cè)效率。對(duì)于214Bi的1.76MeVγ射線比相同尺寸的NaI(Tl)高6.6倍;對(duì)于釷的2.62MeV高7.5倍?;瘜W(xué)穩(wěn)定性好,不潮解,易加工成型,最大熒光波長為480nm。光輸出較低,相當(dāng)于相同尺寸NaI(Tl)的8%~16%。對(duì)于0.661MeV能量的γ射線能量分辨率為13%,NaI(Tl)為9%。受溫度影響較大,溫度系數(shù)為-0.01~0.015/℃。
溴化鑭LaBr3(Ce)閃爍體探測(cè)器是近幾年研制的一種探測(cè)器,它對(duì)662KeV137Cs的全能峰的能量分辨率約為3%,優(yōu)于LaCl33.3%的能量分辨率,更遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于NaI(Tl)晶體6%~7%的能量分辨率;同時(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)閃爍體探測(cè)器,LaBr3(Ce)閃爍體具有更高的光效率和更好的能量分辨率等優(yōu)點(diǎn),是γ能譜儀發(fā)展的一個(gè)方向。
光電倍增管是閃爍探測(cè)器的最重要部件之一。γ射線探測(cè)儀閃爍探測(cè)器其組成部分是光陰極和倍增電極,光陰極的作用是將閃爍體的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),倍增電極則充當(dāng)一個(gè)放大倍數(shù)大于106的放大器。光陰極上產(chǎn)生的電子經(jīng)加速作用飛到倍增電極上,每個(gè)倍增電極上均發(fā)生電子的倍增現(xiàn)象,倍增極的倍增系數(shù)與所加電壓成正比例,所以光電倍增管的供電電源必須非常穩(wěn)定,保證倍增系數(shù)的變化最小。在沒有入射的射線時(shí),光電倍增管自身由于熱發(fā)射而產(chǎn)生的電子倍增稱為暗電流。用光電倍增管探測(cè)低能核輻射時(shí),必須減小暗電流。保持測(cè)量空間環(huán)境內(nèi)較低的室溫,是減小光電倍增管暗電流的有效方法。
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