核辐射探测器及核电子学

《核辐射探测器与核电子学》期末考试复习题

一、填空题（20分，每小题2分）

1．α粒子与物质相互作用的形式主要有以下两种：激发、电离

2．γ射线与物质相互作用的主要形式有以下三种：康普顿散射、光电效应、形成电子对

3．β射线与物质相互作用的主要形式有以下四种：激发、电离、形成离子对、形成电子-空穴对、轫致辐射

4．由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，分辨时间约为：几μs；Ｇ-Ｍ计数管的分辨时间大约为：一百μs。

5．电离室、正比计数管、G-M计数管输出的脉冲信号幅度与入射射线的能量成正比。

6．半导体探测器比气体探测器的能量分辨率高，是因为：其体积更小、其密度更大、其电离能更低、其在低温下工作使其性能稳定、气体探测器有放大作用而使其输出的脉冲幅度离散性增大

7．由ZnS(Ag)组成的闪烁计数器，一般用来探测α射线的强度

8．由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，一般用来探测γ、X 射线的能量、强度、能量和强度

9．电离室一般用来探测α、β、γ、X、重带电粒子射线的能量、强度、能量和强度。

10．正比计数管一般用来探测β、γ、X 射线的能量

11．Ｇ-Ｍ计数管一般用来探测α、β、γ、X 射线的强度

12．金硅面垒型半导体探测器一般用来探测α射线的能量、强度、能量和强度

13．Si(Li)半导体探测器一般用来探测α、β、γ、X射线的能量、强

度、能量和强度

14．HPGe半导体探测器一般用来探测α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子射线的能量

15．对高能γ射线的探测效率则主要取决于探测器的有效体积

16．对低能γ射线的探测效率则主要取决于“窗”的吸收

17．Ｇ-Ｍ计数管的输出信号幅度与工作电压无关。

18．前置放大器的类型主要分为以下三种：电压型、电流型、电荷灵敏型19．前置放大器的两个主要作用是：提高信-噪比、阻抗匹配。

20．谱仪放大器的两个主要作用是：信号放大、脉冲成形

21．滤波成效电路主要作用是：抑制噪声、改造脉冲波形以满足后续测量电路的要求

22．微分电路主要作用是：使输入信号的宽度变窄和隔离低频信号

23．积分电路主要作用是：使输入信号的上升沿变缓和过滤高频噪声24．单道脉冲幅度分析器作用是：选择幅度在上下甄别阈之间的信号25．多道脉冲幅度分析器的道数（M）指的是：多道道脉冲幅度分析器的分辨率

26．谱仪放大器的线性指标包括：积分非线性INL、微分非线性DNL

二、名词解释及计算题（10分，每小题5分）

1.能量分辨率: 表征γ射线谱仪对能量相近的γ射线分辨本领的参数，可用

全能峰的半高宽度FWHM或相对半高宽度表示

2.探测效率：定义为探测器输出信号数量(脉冲数)与入射到探测器(表面)

的粒子数之比

3.仪器谱：由仪器(探测器)探测(响应)入射射线而输出的脉冲幅度分布图，

是一连续谱

4.能谱：脉冲幅度经能量刻度后就可以得到计数率

5.全能峰：入射粒子以各种作用方式(一次或多次)将全部能量消耗在探测器

内而形成的仪器谱峰

6.逃逸峰：若光电效应在靠近晶体表面处发生，则X射线可能逸出晶体，相

应的脉冲幅度所对应的能量将比入射光子能量小，这种脉冲所形成的峰称为全能峰

7.特征峰：许多放射源本身具有特征X射线它们在能谱上形成的峰为特征X

射线峰

8.分辨时间：第一个脉冲开始到第二个脉冲幅度恢复到Vd的时间，该时间

内探测器无法记录下进入计数管的粒子

9.死时间：入射粒子进入计数管引起放电后，形成了正离子鞘，使阳极周围

的电场削弱，终止了放电。这时，若再有粒子进入就不能引起放电，直到正离子鞘移出强场区，场强恢复到足以维持放电的强度为止。这段时间称为死时间。

10. 试粗略计算6.0MeV的α粒子在电离室和金硅面垒探测器中产生的初始电离(离子对数目)，并以此说明金硅面垒半导体探测器能量分辨率比正比计数管高的原因。

电离室是气体探测器，金硅面垒探测器是半导体探测器，它们的平均电离能(W)大约分别为30eV和3eV。所以：

电离室产生的初始电离(N1)=6000000/30=200000（对）金硅面垒探测器产生的初始电离(N2)=6000000/3=2000000（对）

可见，N2比N1大10倍，即N2因统计涨落产生的相对标准差比N1小，金硅面垒探测器的能量分辨率(FWHM)比电离室好。

三、论述题（30分，每小题10分）

1． 简述闪烁计数器探测γ射线的工作过程。

答题要点：发光过程、光电转换过程、电子倍增过程、信号形成过程

1.发光过程：入射粒子使闪烁体的原子核激发电离产生荧光光子

2.光电转换过程：荧光光子在光电倍增管的光阴极（K 极）上由于光电效应而转化为光电子

3.电子倍增过程：K 极发出的电子在第一打拿极上打出的N 倍电子第一极在第二极上打出N 倍电子，最后在阳极上收集到一大群电子

4.脉冲信号形成过程：阳极上的电子在前置放大器上通过放大形成脉冲信号

2． 简述核辐射探测器探测效率曲线的一般特征。（曲线自己画哈）

1.E 较低时，η随入射能量E 增加而增加；取决于窗口吸收

2.E 增大到一定数值，到达最大值，在一定时间保持稳定

3.E 继续增大，η随E 的增大而减小，此时取决于探测器厚度

3． 简述正比计数器的工作原理。

正比计数器工作于正比区，在离子收集的过程中出现气体放大现象，即被加速的原电离离子在电离碰撞中逐次倍增而形成电子雪崩。于是，在收集电板上感生的脉冲幅度∞V 将是原电离感生的脉冲幅度的M 倍，即ο

οC MN V =∞，M 为气体放大系数，No 为原电离离子对数，Co 为K,C 两电极间电容，负号表示负极产生脉冲。并且在确定的工作条件下，气体放大倍数与原初电离无关。

4． 简述多道脉冲幅度分析器的一般构成及其工作特征。

答题要点：三个组成部分——脉冲峰值保持器、ADC 、MCB 。四个过程——脉冲峰值保持过程、ADC 过程、数据处理过程、复位过程。

1 基本构成：脉冲峰值保持器 ADC 多道数据缓存器 外设PC

2工作过程：①峰值保持过程：信号进入脉冲峰值保持器，跟信号并保持峰值到复位信号，同时在峰位过去后给ADC 发出启动变换的信号 ②A/D 变换