光子能量线性_不同灵敏层厚度
SPECT的性能参数
泛源均匀性可由探头本身（固有均匀 性），或探头带准直器（系统均匀性） 所展示的均匀性程度来定量计算，也 可以根据全视野计数密度的最大差异 （积分均匀性）或特定距离内计数密 度的最大变化率（微分均匀性）来定 量计算。
积分均匀性
IU ＝ (max - min) / (max + min) ×100% 探头视野中的均匀性
（2）微分线性������ X及Y方向的线扩展函数峰值 偏离距离的标准差表示各点畸形变的标准差
（3）线性值越小，其线性越好。
用以描述相机本身分辨不同能量光子
之间的能力。特别是区分本身射线与 散射线的能力
固有能量分辨率（intrinsic energy resolution）
描述探头对γ射线能量的辨别能力
分类：平面系统均匀性（固有均匀性和系 统均匀性）和断层均匀性。
描述入射的γ射线强度与测得计数率之 间的非线性关系，以及在高计数状态 下引起的图象空间位移。
• 最大观察计数率 • 20%丢失时观察计数率 • 观察计数率随活度的变化曲线
描述入射到探头上的γ光子，被观察的 概率.
SPECT性能测试体模该体模有有机玻璃组 成的三种插件组成。
分辨别是热源病灶测试插件 冷源病灶测试 插件 线性均匀性测试插件 分辨别测试热源 灶和冷源灶的分辨力 还有线性及均匀性和 旋转中心。
1.空间分辨率 2. 空间线性 3. 能量分辨率 4. 均匀性 5. 多窗空间配准度 6. 计数率特征 7. 灵敏度 8. 探头屏蔽性能
湿度30%到70% 湿度过大会引起局部的电路 的短路 甚至引起晶体的潮解 过低可能引 起局部电路的损坏
（FWHM）来表示 • SPECT断层空间分辨率低于平面图 像分辨率
光电子技术基础14_图文_图文
5. 通量阈Pth和噪声等效功率 NEP
从灵敏度R的定义式
可见，如果P＝0，应有i=0 实际情况是，当P＝0时，光电探测器的输出电流并不为零。 这个电流称为暗电流或噪声电流，记为
它是瞬时噪声电流的有效值。 显然，这时灵敏度R巳失去意义，我们必须定义一个新参量 来描述光电探测器的这种特性。
光功率Ps和Pb分别为信号和背景光功率。 即使Ps和Pb都为零，也会有噪声输出。 噪声的存在，限制了探测微弱信号的能力。 通常认为，如果信号光功率产生的信号光电流is等于噪声 电流in，那么就认为刚刚能探测到光信号存在。
⑶涂膜式 在玻璃基片上直接涂上光敏材料膜后而制成。其结构下图。
四、光敏电阻的 特点
1、优点：
灵敏度高，光电导增益大于1，工作电流大，无极性之分 光谱响应范围宽，尤其对红外有较高的灵敏度 所测光强范围宽，可测强光、弱光
2、不足：
强光下光电转换线性差
光电导弛豫时间长
受温度影响大
光电池
硅光电池结构示意如
2. 光谱灵敏度Rλ
条于件是光下光功不谱率变灵谱的敏密情度度R况λ定R下λ由义，于为光光电电流探将测是器光的波光长谱的选函择数性，，记在为其iλ，它
Rλ是常数时，相应探测器称为无选择性探测器(如光热探测 器)，光子探测器则是选择性探测器。
通常给出的是相对光谱灵敏度Sλ定义为
Rλm是指Rλ的最大值，Sλ为无量纲，随λ变化的曲线称为光 谱灵敏度曲线。
依照这一判据，定义探测器的通量阈Pth为
a
例。：即若小于Ri=01.000μ1A微/μ瓦W的，信in=号0.光01功μA率，不则能通被量探阈测P器th＝所0得.00知1μ，W所
以，通量阈是探测器所能探测的最小光信号功率。
XRF原理
第一讲X射线荧光及其分析原理1、X 射线X 射线是一种电磁波，根据波粒二相性原理，X 射线也是一种粒子，其每个粒子根据下列公式可以找到其能量和波长的一一对应关系. E ＝hv=h c/式中h 为普朗克常数，v 为频率，c 为光速，为波长.可见其能量在0。
1 100（kev ）之间。
X 紫 可 红 微 短 长射 射 外 见线 线 线 光 外 波 波 波 波长X 射线的产生有几种1、高速电子轰击物质，产生韧致辐射和标识辐射。
其产生的韧致辐射的X 射线的能量取决于电子的能量，是一个连续的分布.而标识辐射是一种能量只与其靶材有关的X 射线。
E kev A o().()=123964λ常见的X射线光管就是采用的这种原理.其X射线能量分布如下：强度能量2、同位素X射线源。
同位素在衰变过程中,其原子核释放的能量,被原子的内层电子吸收,吸收后跳出内层轨道，形成内层轨道空位.但由于内层轨道的能级很低,外层电子前来补充，由于外层电子的能量较高，跳到内层后，会释放出光能来，这种能就是X射线.这就是我们常见的同位素X射线源。
由于电子的能级是量化的，故释放的射线的能量也是量化的,而不是连续的.强度能量3、同步辐射源。
电子在同步加速器中运动，作园周运动，有一个恒定的加速度,电子在加速运动时，会释放出X射线，所以用这种方法得到的X射线叫同步辐射X射线。
2、X射线荧光实际上，有很多办法能产生X射线，例如用质子、射线、射线等打在物质上,都可以产生X射线,而人们通常把X射线照射在物质上而产生的次级X射线叫X射线荧光（X—Ray Fluorescence），而把用来照射的X射线叫原级X射线。
所以X射线荧光仍是X射线。
3、特征X射线有人会问，为什么可以用X射线来分析物质的成分呢？这些都归功于特征X射线。
早在用电子轰击阳极靶而产生X射线时,人们就发现，有几个强度很高的X射线，其能量并没有随加速电子用的高压变化，而且不同元素的靶材，其特殊的X射线的能量也不一样，人们把它称为特征X射线，它是每种元素所特有的。
PMT基础知识之二-a(性-能-特-性)
PMT基础知识之二(参数与特性)__________________________ __________(1)灵敏度A阴极灵敏度(S K)S K=I k/F kB阴极蓝光灵敏度(S Kb)C阴极红光灵敏度(S KR)D红白比(S KR)／(S K)(2)量子效率在给定辐射波长下，量子效率定义为：阳极发射的光电子数与入射光子数的比值，这个值通常以百分数表示，可由下式进行计算：QE=Sх1240/λх100%这里S是给定波长下的辐射灵敏度，单位以A/W，λ为波长单位为nm.(3) 光谱响应光电阴极的光电发射是选择性的光电效应，长波响应截止波长由光电阴极材料的性决定，而短波阀主要决定于窗材料，不同的窗材料和光电发射层有不同的光谱响应曲线。
(4) 阳极灵敏度S P=I A/F A(5) 电流放大倍数（增益）光电倍增管的电流增益是光电倍增管的阳极输出电流与光阴极的光电流的比值，在理想情况下，假定每个倍增极的平均二次发射倍数分到δ1δnδn-1具有几个倍增极光电倍增管的电流增益为由下式给出：δ=δ1δ2…δn-1δn或者简单地测量阳极光照灵敏度SP与阴极光照灵敏度SK计算出来，即：G=Sp/S K(6) 暗电流当光电倍增管无光照射时（严格说来完全隔离辐射时）所产生的电流称为暗电流。
一般说来，引起暗电流有如下几个原因：A欧姆漏电B热电子发射C残余气体电离（离子反馈）D场致发射。
E玻璃发光Ｆ契伦柯夫光子(7) 线性电流所谓线性就是指阳极输出电流与入射光通量之间的正比关系。
一般说来，线性电流的大小与（1）管子结构类型，（2）工作电压（3）分压器设计等有关。
光电倍增管的线性范围很宽。
破坏这种线性关系来自两个方面：(A) 线性特性的低端，即输入信号很弱时受到光电倍增管噪声（或暗电流）的干扰。
它决定了光电倍增管所能探测的最弱信号。
(B) 线性特性高端，即输入信号很强时受到多种因素的作用而影响线性。
一般说来造成非线性的可能原因有：(1) 空间电荷的限制（-递增型分压器克服）(2) 阴极电阻率的限制（在平板上蒸锰提高导电率）(3) 分压器电流的限制（稳压器分压器克服、或要求I1.>I A 20-100倍）(4) 负载电阻效应限制(8) 稳定性在闪烁计数和度学测量中，光电倍增管的稳定性是非常重要的。
张永林老师版《光电子技术》
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？ 波长：380~780nm 400~760nm 频率：385T~790THz 400T~750THz 能量：1.6~3.2eV1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？ 为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
因为光度参数只适用于0.38~0.78um 的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。
而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+d λ范围内发射的辐射通量 d Φe ，除以该波长λ的光子能量h ν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。
1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。
Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx1.4一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。
该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。
求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。
若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。
32251122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.3621.15102(1cos )2(1cos 0.001) 1.4610/cos cos cos 0()0.3v m e v v v v v v v vv v vK V lm d I d S RhR R I cddI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=⨯⨯⨯=Φ∆Φ==Ω∆Ω∆∆Ω===-∆Φ===⨯--∆∆====⨯∆Φ==52262 4.610/0.0005lm m π=⨯⨯'2'''222''2'2'100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v vvv v v v v l m r mP d r M E L dS lr L d dM l L cd m d dS d πθπθπ=>>=Φ===⋅⋅Φ====ΩΩ1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长随温度T 的升高而减小。
双光子吸收法
双光子吸收法
一、原理
双光子吸收法是一种非线性光学技术，它利用双光子吸收过程来探测物质。
在双光子吸收过程中，物质同时吸收两个光子，这些光子能量等于或大于物质的电子跃迁能。
双光子吸收过程主要在物质的表面和界面处发生，因此双光子吸收法非常适合用于表面和界面研究的非线性光学技术。
二、技术优势
1. 高灵敏度：由于双光子吸收需要同时吸收两个光子，因此需要非常强的激光源，这就大大提高了检测的灵敏度。
2. 空间分辨率高：由于双光子吸收主要发生在物质表面和界面处，因此可以获得高空间分辨率的信息。
3. 可以用于厚样品：与单光子吸收不同，双光子吸收可以穿透深度有限的样品，因此可以用于研究厚样品。
三、技术挑战
1. 需要高功率激光源：双光子吸收需要同时吸收两个光子，因此需要高功率激光源才能获得足够的信号。
这可能会增加设备的成本和复杂性。
2. 需要精确的聚焦：为了获得高空间分辨率的信息，需要将激光束精确地聚焦在样品上。
这可能需要精确的显微镜系统和技术。
3. 对样品条件要求较高：双光子吸收通常需要样品是无色或浅色的，并且需要是透明的。
这可能会限制该技术的应用范围。
四、未来发展
随着技术的不断进步，双光子吸收法在未来的发展中可能会面临以下挑战和机遇：
1. 新型激光源的开发：随着激光技术的不断发展，未来可能会开发出更高功率、更短脉冲、更窄线宽的激光器，这将进一步推动双光子吸收法的应用和发展。
2. 新型探测技术的发展：未来可能会开发出更灵敏、更快速、更稳定的光电探测器，这将有助于提高双光子吸收法的检测灵敏度和速度。
辐射探测学复习要点
辐射探测学复习要点辐射探测学复习要点第⼀章辐射与物质的相互作⽤（含中⼦探测⼀章）1.什么是射线？由各种放射性核素发射出的、具有特定能量的粒⼦或光⼦束流。
2.射线与物质作⽤的分类有哪些？重带电粒⼦、快电⼦、电磁辐射（γ射线与X射线）、中⼦与物质的相互作⽤3.电离损失、辐射损失、能量损失率、能量歧离、射程与射程歧离、阻⽌时间、反散射、正电⼦湮没、γ光⼦与物质的三种作⽤电离损失：对重带电粒⼦，辐射能量损失率相⽐⼩的多，因此重带电粒⼦的能量损失率就约等于其电离能量损失率。
辐射损失：快电⼦除电离损失外，辐射损失不可忽略；辐射损失率与带电粒⼦静⽌质量m 的平⽅成反⽐。
所以仅对电⼦才重点考虑辐射能量损失率：单位路径上，由于轫致辐射⽽损失的能量。
能量损失率：指单位路径上引起的能量损失，⼜称为⽐能损失或阻⽌本领。
按能量损失作⽤的不同，能量损失率可分为“电离能量损失率”和“辐射能量损失率”能量歧离(Energy Straggling)：单能粒⼦穿过⼀定厚度的物质后，将不再是单能的（对⼀组粒⼦⽽⾔），⽽发⽣了能量的离散。
电⼦的射程⽐路程⼩得多。
射程：带电粒⼦在物质中不断的损失能量，待能量耗尽就停留在物质中，它沿初始运动⽅向所⾏径的最⼤距离称作射程，R。
实际轨迹叫做路程P。
射程歧离(Range Straggling)：由于带电粒⼦与物质相互作⽤是⼀个随机过程，因⽽与能量歧离⼀样，单能粒⼦的射程也是涨落的，这叫做能量歧离。
能量的损失过程是随机的。
阻⽌时间：将带电粒⼦阻⽌在吸收体内所需要的时间可由射程与平均速度来估算。
与射程成正⽐，与平均速度成反⽐。
反散射：由于电⼦质量⼩，散射的⾓度可以很⼤，多次散射，最后偏离原来的运动⽅向，电⼦沿其⼊射⽅向发⽣⼤⾓度偏转，称为反散射。
正电⼦湮没放出光⼦的过程称为湮没辐射γ光⼦与物质的三种作⽤：光电效应（吸收）、康普顿效应（散射）、电⼦对效应（产⽣）电离损失、辐射损失：P1384.中⼦与物质的相互作⽤，中⼦探测的特点、基本⽅法和基本原理中⼦本⾝不带电，主要是与原⼦核发⽣作⽤，与γ射线⼀样，在物质中也不能直接引起电离，主要靠和原⼦核反应中产⽣的次级电离粒⼦⽽使物质电离。
《光电子技术》狄红卫版..
光电子技术又是一个非常宽泛的概念，它围绕着光信号的产生、传输、处理和接收，涵盖了新材料（新型发光感光材料，非线性光学材料，衬底材料、传输材料和人工材料的微结构等）、微加工和微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。
光电子技术科学是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科。
光子学也可称光电子学，它是研究以光子作为信息载体和能量载体的科学，主要研究光子是如何产生及其运动和转化的规律。
所谓光子技术，主要是研究光子的产生、传输、控制和探测的科学技术。
现在光子学和光子技术在信息、能源、材料、航空航天、生命科学和环境科学技术中的广泛应用，必将促进光子产业的迅猛发展。
光电子学是指光波波段，即红外线、可见光、紫外线和软X射线（频率范围3×1011Hz~3×1016Hz或波长范围1mm~10nm）波段的电子学。
光电子技术在经过80年代与其相关技术相互交叉渗透之后，90年代，其技术和应用取得了飞速发展，在社会信息化中起着越来越重要的作用。
光电子技术研究热点是在光通信领域，这对全球的信息高速公路的建设以及国家经济和科技持续发展起着举足轻重的推动作用。
国内外正掀起一股光子学和光子产业的热潮。
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？波长：380~780nm 400~760nm频率：385T~790THz 400T~750THz能量：1.6~3.2eV1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
光子晶体的光学特性与制备
10
光学双稳态 将分布式反馈 (DFB) 结构放 置于光子晶体结构的谐振腔中激 光的工作波长位于反射镜的禁带 中，同时处于DFB 结构的共振透
射峰 中 , 这种复合结构中双稳态
的低阈值起源于双共振效应. 由于谐振是由两种不同的机
制产生的 , 所以需要在 DFB 结构
和其中一个反射镜之间放置一个 相位匹配层。 掺杂结构双稳态的阈值比 DFB 结构要低, 而且它的体积小 , 适用于器件使用。
产生双共振二次谐振波
一维光子晶体带隙两边的光子的态密度很高，将基波和二次谐波分别位于 带隙的带边位置，从而提高二次谐波产生的效率，这就是双共振二次谐波
A
n1
B
n2
C
n1
D
n2
d
d 由上式决定，的取值在0 和1之间， 的值可通过 传输矩阵方法数值计算 ，可以获得双共振二次谐波
同样,如果两激光脉冲频率1和2位于同一带隙相对两边的共振透 射峰,会使得混频= 1+2的产生效率大为提高。
6
掺杂结构能使得晶体中的光子态密度集中于杂质层中, 如果把非线性 材料置于杂质层中, 能大幅度提高非线性过程的效率.
掺杂层
一维光子晶体 … Si3N4 SiO2
Si3N4 …
ZnSe SiO2
一维光子晶体
四分之一波片结构
单共振条件：当谐波频率位于谐振腔的共振态模式 ,与体材料相比,二次
谐波的能量可以增强1/(1-R)倍, R为反射率。 双共振条件：如果基波与谐振腔模式也发生共振，与体材料相比,腔中能
4
实 例
介质反射镜400 – 900 nm
双色滤光片
当θimax< θB 时,才可能出现整个入射角都不能透过的带隙,其中θB对
《光纤通信》课后习题答案
习题二1．光波从空气中以角度1θ=33°投射到平板玻璃外表上，这里的1θ是入射光与玻璃外表之间的夹角。
根据投射到玻璃外表的角度，光束一局部被反射，另一局部发生折射，如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又是多少？解：入射光与玻璃外表之间的夹角1θ=33°，那么入射角57i θ=°，反射角57r θ=°。
由于折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，所以折射角33y θ=°。
由折射定律sin sin i i y y n n θθ=，得到sin /sin sin 67/sin 33y i y n θθ==〔自己用matlab 算出来〕其中利用了空气折射率1i n =。
这种玻璃的临界角为1arcsinc yn θ=〔自己用matlab 算出来〕 2．计算1 1.48n =及2 1.46n =的阶跃折射率光纤的数值孔径。
如果光纤端面外介质折射率 1.00n =，那么允许的最大入射角max θ为多少？解：阶跃光纤的数值孔径为max sin 0.24NA θ==允许的最大入射角()max arcsin 0.24θ=自己用matlab 算出来3．弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为1 1.5n =，2 1.45n =，试计算〔1〕纤芯和包层的相对折射率∆；〔2〕光纤的数值孔径NA 。
解：阶跃光纤纤芯和包层的相对折射率差为2212210.032n n n -∆=≈光纤的数值孔径为0.38NA4．阶跃光纤纤芯的折射率为1 1.5n =，相对折射〔指数〕差0.01∆=，纤芯半径25a m μ=，假设01m λμ=，计算光纤的归一化频率V 及其中传播的模数量M 。
解：光纤的归一化频率2233.3V a n ππλλ=⋅=光纤中传播的模数量25542V M ≈=5．一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm 波长上可以支持1000个左右的传播模式。
电子束流能量测量
直线加速器电子束流能量的测量电子直线加速器最重要的束流参数是束流的能量、流强、能散度和发射度束流能量是影响电子直线加速器性能最重要的因素之一对于脉冲型电子直线加速器，电子束的能量测量方法通常有：磁偏转法、半价层法、射程法等一测量原理1.1磁偏转法能谱测量原理示意图磁偏转法通常用于测量电子束的能谱，进而得出电子束的能量E0。
磁偏转法测量电子束能谱的原理如上图所示：从加速器引出的电子垂直于磁场射，会受到洛伦兹力的作用而发生偏转，其偏转半径为R，磁场B 与偏转半径的关系为：其中，B 为磁场中的磁感应强度，e 为电子电量，R 为回旋半径，v 为电子运动速度。
考虑相对论效应，可以将上式写为：其中β=v/c，c 为光速，γ 为相对论因子，γ 与β 满足关系：电子的动能为：由上述几个公式可以求得电子能量E 与磁感应强度B的关系为：因此，对于已知磁场B，理论上只需要测出电子的回旋半径R，即可进一步算出电子的能量。
为提高测试精度，在电子进入磁分析器之前，需要对其进行准直。
通常采用带狭缝的石墨块，其厚度略大于电子在其中的射程；设准直缝距磁极边缘为L，此即分析器的物点O由于从加速器引出的电子能量具有一定的能散ΔE，因此，对于流强较大的电子束，常用的方法是采用扫描的工作方式，在位置J 处放置一个法拉第筒用于接收电子，使偏转半径为R 的电子能够被接收，通过改变磁场B 使不同能量的电子都被法拉第筒接收，得到一条B-I 曲线，由于B 与能量存在公式所示的定量关系，因此通常直接做出E-I 曲线，即能谱分布曲线，如下图所示的是一条能谱分布曲线，其中纵坐标表示归一化电流，横坐标为能量。
采用磁分析法得到的能谱分布曲线其中峰值处的横坐标值即对应电子束的能量E01.2 半价层法加速器加速电子打靶所产生的X 射线本质上是具有相当能量的电磁辐射光子，光子的能量近似等于入射电子的能量，因此可以通过测量光子能量的方法间接得到电子能量。
辐射光子流在物质中的衰减规律服从简单的指数关系如下：式中：I0、I 分别表示穿过物质前、后光子流强度；μ 是X 射线在该物质中的衰减系数；x 是物质层的厚度。
x光子束穿过物体时其强度与穿透物体厚度指数衰减
x光子束穿过物体时其强度与穿透物体厚度指数衰减1.引言1.1 概述概述部分应该对文章的主题进行简要说明，以引起读者的兴趣。
X光子束的强度与穿透物体厚度的指数衰减关系是一个重要的研究领域，它对于理解和应用X射线技术具有重要意义。
随着医学、工业和科学领域对X射线成像需求的增加，对X光子束在穿透物体时的强度变化规律有着更深入的探索。
而正是通过研究X光子束的指数衰减现象，我们能够更好地了解物质的结构和组成。
本文将深入研究X光子束在穿透物体过程中的特性，并探讨其强度与穿透物体厚度之间的衰减关系。
首先，我们将简要介绍X光子束的特性，包括其波长、能量和穿透能力。
然后，我们将详细分析X光子束穿透物体的过程，包括与物质相互作用的主要机制和影响穿透的因素。
最后，我们将通过实验证据阐述X光子束强度与穿透物体厚度之间的指数衰减关系。
通过本文的阐述，读者将能够更好地理解X光子束的特性和穿透物体的过程，以及它们之间的关系。
此外，本文还将讨论该衰减关系在医学诊断、工业探测和材料分析等领域的应用前景与展望。
接下来的章节中，我们将逐步展开对这个问题的详细讨论，以进一步探索X光子束穿透物体时的强度变化规律。
1.2 文章结构文章结构：本篇文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分从概述、文章结构和目的三个方面进行阐述。
首先，文章概述部分将介绍x光子束穿过物体时的强度变化情况，并提出穿透物体厚度与强度之间的指数衰减关系。
其次，文章结构部分将说明本篇文章的整体组织结构，包括引言、正文和结论三个部分。
最后，目的部分将明确本篇文章的研究目的，即探讨x光子束在穿透物体过程中强度与厚度的关系。
正文部分将拆分为两个小节，分别讨论x光子束的特性和x光子束穿透物体的过程。
在2.1小节中，将详细介绍x光子束的特性，包括其波长、频率、能量和穿透力等方面。
在2.2小节中，将探讨x光子束穿透物体的过程，包括通过物体的过程、与物体相互作用的方式以及与物体厚度的关系等内容。
第14次-光电转换-了解
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=1.1到1.2 电压指数
1.0 弱光照
照度指数 0.5 强光照 弱光： 1， 1，
为线性关系
2024/9/30
11
4、响应速度 上升响应时间tr：光生载流子从零上升到 稳定值的63%所需要的时间。 下降响应时间t f：光照停止后，光生载流 子下降到稳定值的37%所需要的时间。
tr t f
I e P e P G
h Td
h
G：光电导增益。
RI
e h
G
RV
e h
GR
2024/9/30
7
影响响应度的因素:
1）与入射光频率成反比，越大，响应度越小 2）与量子效率成正比
3）与G成正比，即与光生载流子寿命成正比， 与渡越时间成反比。
2、光谱特征 光敏电阻只对一定范围内旳光波才有响应，对有
①当电阻RL 0时，短路
电流即光电流，Isc IP
实际电路上R s很小，R sh 很大
eV
短路电流：Isc IP IS (e kT 1) Ish
IP
eV
IS (e kT
V 1)
R sh
2024/9/30
27
②开路时，I 0
开路电压：Voc
kT e
ln( IP
Ish IS
1)
一般情况，PN结两端电压
自由空穴，还没来得及分离，又复合掉了，而只有进入
耗尽层的光子才有可能被利用，所以，量子效率低。
（2）由于P区和N区载流子的扩散速度比PN结内载流子
的漂移速度小的多，使得响应时间很长。
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PIN光电二极管，就是在P区和N区之间加入一层 本征层，厚度约为毫米量级。
物理书 第9章 光子束和电子束的校准
第9章光子束和电子束的校准P.ANDREODepartment of Medical Radiation PhysicsUniversity of Stockholm, Karolinska InstituteStockholm SwedenJ.P. SEUNTJENS, E.B. PODGORSAKDepartment of Medical Physics,McGill University Health Centre,Montreal, Quebec, Canada翻译丘杰9.1 前言现在放疗是在给定精确的靶区的基础上给予精准的治疗剂量。
通过对剂量响应的精度误差为±5%。
考虑到在治疗病人的过程中的各种不确定因素, ±5%的误差还是很容易被接受的。
在用于临床治疗之前,由放疗设备产生的光子束和电子束必须进行校准,这是对病人进行精确治疗的最基本﹑最重要的环节之一。
其它的环节还涉及到:相对剂量测量的程序,设备参数的拟和,质量保证,治疗机环的设计,病人实际的治疗过程等。
)(通常是剂量最大点),治疗设备基本输出量通常指的是在模体中参考深度(Zref常规源皮距SSD或源轴距SAD,参考射野(通常为10×10)的情况下参考点P的吸收剂量率.低千伏和深部治疗机通常以Gy∕min来表示输出剂量,医用直线加速器统常用Gy∕MU来表示机器的输出剂量.对于浅层X线,中能X线和放射源产生的辐射线,输出量通常用特定源皮距,特定准直器大小的状态下的空气比释动能率来表示.光子束和电子束的输出量的校准通常用放射剂量仪和剂量刻度技术来完成.放射剂量刻度涉及到吸收剂量的测定与计算和其它一些相关物理量,如:特定介质中感兴趣点的空气比释动能,电流,等效剂量等等.任何可以利用其灵敏体积测量到辐射剂量的大小并输出相应大小的读数的装置都可以称为辐射剂量仪.分以下两种:──直接利用剂量仪产生的信号来计算绝对剂量的大小而不需要任何参考剂量仪的校准的剂量仪──剂量仪产生的信号需要通过参考辐射场的校准才能计算绝对剂量,称为相对剂量仪医用辐射束的输出量是通过直接测量水中参考辐射场中的剂量或剂量率来校准,即所说的参考剂量校准,目前已知的参考辐射剂量校准技术有一下三种:(a)量热计(b)弗瑞克剂量计(c)电离室剂量计这些剂量计都可以用于绝对剂量的测量,由于用它们校准绝对剂量比较烦琐,在临床中很少被采用,更何况,通过标准实验室的参考辐射场进行校准的剂量计有更多优点.当剂量计单独使用时,它只能依赖仪器自身的精度而不能于其它放射性工作者达到同一标准.9.1.1 量热法量热法是最基本的三种吸收剂量测量方法之一,是基于电能或温度的变化来测量吸收剂量的测量方法.它的原理非常简单,但是在实际应用中,因为需要精确的测量很微小的温度变化,使得这项技术变得非常复杂,所以,一般只有在比较有经验的标准实验室才会用到。
分析X射线的衰减规律及其应用
X射线的衰减规律
X射线的衰减，包括距离与物质所致的衰减。 距离引起衰减：从X射线管焦点发出的X线向空间各个方 向辐射，在以焦点为中心而半径不同的球面上的X线强 度与距离（即半径)的平方成反比，叫X线强度衰减的平 方反比法则。该定律只在真空中成立，在空气中由于 气体的吸收严格说是不成立的，但是由于空气引起的 衰减很少，在一般摄影中可忽略不计。故在一般摄 影中，可通过改变X射线管焦点到胶片的距离来 调节X射线的强度。
物质引起衰减
1.单色X射线的衰减规律 单色平行X射线束通过物质时，沿入射方向X 射线的强度变化服从指数衰减规律，即
I I0e
HVL
x
半价层:X射线强度衰减到其初始值一半时所 需某种物质的衰减厚度定义为半价层
0.693
2.连续X射线在物质中的衰减规律 一般情况下，X射线束是由能量连续分布的光 子组成。当穿过一定厚度的物质时，各能量 成分衰减的情况并不一样，它不遵守单一的 指数衰减规律，因此连续X射线的衰减规律比 单能X射线复杂的多。理论上连续能谱窄束X 射线的衰减可由下式描述
连续能谱的X射线束是能量从最小值到最大值之间 的各种光子组成的混合线束，当连续X射线通过物 质层时，其量和质都变化。
衰减系数与波长、原子序数的关系
线性衰减系数，不是一个常数，而是与吸收体的厚度，面积，形状，探测 器和吸收体间的距离以及光子的能量有关。
1.已知晶体常数，测定X射线的波长
2已知波长的X射线在晶体上发生衍射，可测晶体的晶格常数
I I1 I2 In
I01e 1x I 02e 2 x I 0ne n x
1章第四节：X射线在物质中的衰减
毫无用处，徒增加剂量，所以提前过滤掉。
理想的滤过：理想的滤过是把一切无用的X射线成分全部滤过，而让有用的高能成分全
部通过。但是这样的是不存在的。
实际中的滤过：实际的滤过是用铝板和铜板，铝对低能X射线有很好的滤过，铜对高能
射线是很好的滤过物质，实际中铜和铝复合使用，一个复合板可以包含很多层。铜板朝向X射 线管，铝板朝向人体。因为铜会产生8Kev的特征线，而铝的特征线只有1.25Kev，空气就可吸 收。
量化的基本思路：在理想模型下， 初量给定，影响因数限定，测量影响后的结果量 改变初量或影响因素继续
知识点框架：
X射线 的吸 收衰 减
衰 减
X射线 的扩 散衰
减
一、几种系数 二、衰减规律 三、X射线的滤过 四、在人体中的衰减
线性衰减系数 质量衰减系数 质能转移系数 质能吸收系数
单能X射线的规律
X射线的滤过
光子量的变化
影响因素的变 化
实验结合理论：可以得出模型
∆y = ∎∆x
最终分析黑框内的数学模型，若其中存在与系统相关的因数， 那么就得到我们研究的相关系数
一、几种系数ห้องสมุดไป่ตู้
线性衰减系数
线性衰减系数
解偏微分方程
定义：线性衰减系数为
一、几种系数
线性衰减系数
线性衰减系数的物理意义：
1、μ表示X射线在单位厚度上与物质发生相互作用的概率 2、μ也表示X射线光子穿过靶物质时在单位体积厚度上入射光子数减少 的百分比 3、 μ是光子能量和原子序数的函数，与光子数多少无关 4、 μ越小X穿透该物质能力越强，反之越弱。
数������������������������
SPECT的性能参数
• 描述不同能窗成像时，γ相机对不同
能量光子的定位能力
• 用不同能窗时一点源的图像在X及Y
方向上的最大位移表示。
与准直器壁所覆盖晶体面积和总面积
的比值有关，与准直器厚度成反比例
描述探头对视野之外源的屏蔽能力
对患者本身FOV之外放射性的屏蔽
用点源（点源与探头平面的垂直距离为20cm）在距探头FOV
描述入射的γ射线强度与测得计数率之
间的非线性关系，以及在高计数状态
下引起的图象空间位移。
• 最大观察计数率
• 20%丢失时观察计数率
• 观察计数率随活度的变化曲线
描述入射到探头上的γ光子，被观察的
概率.
灵敏度(sensitivity)描述探头对源的响应
能力
系统平面灵敏度
晶体的损坏
均匀性：γ射线均匀照射探头时在其所产生
的平面图像上计数的均匀分布情况。
影响因素：PMT老化、前置放大电路增益不
匹配、PHA分析不稳定、能峰漂移、直流高
压不稳定、采集和重建等过程中产生的噪
声等，从而影响均匀性和灵敏度。
分类：平面系统均匀性（固有均匀性和系
统均匀性）和断层均匀性。
– 探头对平行于该探头放置的特定平面源的
灵敏度
– 与准直器的类型、晶体厚度、窗宽、源的
种类及形状有关
– 与源距准直器的距离无关
• 单位活度在单位时间内的计数
• 单位：counts/(min·MBq)、
counts/(s·MBq)、或counts/(min·μCi)
X射线射线在物质中的衰减规律
时，g常忽视不计。
μen为线性能量吸取系数，表达X线在物质中穿 行单位长度时，能量真正被物质吸取旳份额。
第21页
(二)质量衰减、质能转移及质能吸取系数 3．质能吸取系数
en tr 1 g
μen /ρ叫做质能吸取系数，SI单位是 m2．kg-1。
在计算X线吸取剂量及研制多种X线剂量 仪时，常常用到质能吸取系数。
量转移系数。
第18页
设光子旳能量为hν，其中转移给带电粒子 旳动能旳部分为Etr，则μtr和μ旳关系可表
达为：
tr
Etr
h
第19页
(二)质量衰减、质能转移及质能吸取系数 2．质能转移系数
质能转移系数为：
tr tr tr ktr
质能转移系数表达X线在物质中穿行质量 厚度为1kg·m-2时，因互相作用其能量转 移给电子旳份额。
B 1 x
不同旳辐射量有不同旳积累因子。
第38页
三、持续X线旳衰减规律
持续X线在均匀物质中旳衰减 X线滤过（固有滤过、附加滤过） 持续X线在非均匀物质中旳衰减
第39页
(一)持续X线旳衰减特点
一般X线束具有连续分布旳能谱，当它穿 过一定厚度旳物质层时，各能谱成分旳衰 减速率并不同，它不遵守单一旳指数衰减 规律，连续X线束旳衰减规律比单能射线 复杂得多。
2”。若为1称为单位质量厚度，表达在1m2面积
上均匀分布1kg质量吸取物质层旳厚度值。
第11页
(二)质量衰减、质能转移及质能吸取系数
μ/ρ表达X线在穿过质量厚度为1kg.m-2旳物质层 后X线强度减少旳分数值。
质量衰减系数用μm表达，SI单位“m2.kg-1” 。
1m2 kg 1 ??cm2 g 1
光子吸收厚度
光子吸收厚度光子吸收厚度是指一个物体中不同光子之间相互作用的能量，它是由物体表面及其深处诸多电子能级组成的。
我们可以用光子吸收厚度来描述物体的表面光学特性，并将其用于多种应用。
光子吸收厚度是由电子级组成的，在每一个电子级中，物质吸收的能量由相应的光子吸收厚度来决定。
由于电子级的数量不同，因此，总的光子吸收厚度也是不同的。
当一个物质的某个电子级的光子吸收厚度较高时，表明该物质在此电子级上就更有可能吸收更多的光子，从而影响其表面光学特性。
光子吸收厚度的实际应用包括：用于调节物质的折射率和反射率；用于研究物质的表面光学特性；用于研究电子结构，如电子集中度的变化；用于研究物质深处的能级结构；用于研究太阳能电池的效率，以及用于研究物质的自旋回旋特性等。
研究光子吸收厚度的方法有几种，其中最常用的方法是根据物质表面的光学特性，采用衍射光谱或反射光谱测量物质的光子吸收厚度。
根据物质表面光学特性，表明其各个电子级的光子吸收厚度。
同时，可以利用核磁共振（NMR）和质谱（MS）技术测量物质的光子吸收厚度，尤其是在非平衡态的环境下，可以很好的描述物质深处的电子结构。
除了上述方法，科学家也可以采用第一原理方法来研究光子吸收压力。
这种方法利用量子力学原理，可以更准确地描述电子能级结构，并精确计算物质的光子吸收厚度。
另外，科学家还可以利用凝聚态电荷转移（CTDT）方法来研究物质的光子吸收厚度。
该方法可以比其他几种方法更准确地描述电子能级结构，从而更好的计算物质的光子吸收厚度。
总的来说，光子吸收厚度的研究对于了解物质表面光学特性以及物质内部电子能级结构，在非平衡状态下，至关重要。
它不仅可以用于调节物质光学特性，而且可以用于太阳能电池的研究，以及研究物质的自旋回旋特性等。
因此，光子吸收厚度的研究是物理学、化学和材料科学等领域的一个极其重要的研究方向。
太阳能电池各参数的含义
太阳电池测试原理----光电流和光电
压
这个表达式认为，凡是在电池中产生的光生载流子均可以对光电 流有贡献，因而是光电流的理想值，见太阳电池原理----原理图。 类似PN结正偏，在单位面积的太阳电池中把JL(λ)看为各区贡献的 光电流密度之和 JL=Jn (λ)+Jc (λ)+Jp(λ) 其中，Jn (λ)、Jc (λ)、 Jp(λ)分别表示n区、耗尽区、p区贡献的光 电流密度.在考虑各种产生和复合后,即可以求出每一区中光生载流 子的总数和分布,从而求出电流密度. 先考虑Jn和Jp,根据肖克莱关于pn结的理论,假设太阳电池原理---原理图中电池满足: • 光照时太阳电池各区均满足pn>ni2,即满足小注入条件 • 耗尽区宽度W<扩散长度Lp,并满足耗尽近似 • 基区少子扩散长度Lp >电池厚度H,结平面为无限大,不考虑周 界影响 • 各区杂质均已电离
太阳电池原理----光电流Isc
充足的太阳光照射到晶体硅太阳能电池时，电池片的整个厚 度内都会产生光生载流子,其电子空穴对的产生率Gp(即单位时间 单位体积内产生的电子空穴对数目),以Goexp(- αx)衰减。 （其中Go是电子空穴对在表面时的产生率, α是材料吸收系数.） 假定1,太阳电池厚度很薄,使所有的光生载流子都能流经外电路. 假定2,lh是大于n侧厚度ln ,所以,在体积(ln+w+le)内产生的全部电 子空穴对都贡献给光电流. 假定3,在材料表面的光生载流子的复合可以被忽略.
负载电流
I I L I D I sh I L I 0 (e
负载电压
q (U IR S ) AKT
1)
U IR
I ( RS RL ) ......( 2 17 ) Rsh
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2
photon，Cell Size 2.5x2.5mm (Cu:0.5,W:(...),Cu:0.5,PCB:1.2,Si:0.5,Air:0.5)*240
簇射纵向长度
簇射能量在每一层的分布
簇射能量最大一层的平均值
photon，Cell Size 5x5mm (W:3,Air:0.5,Scintillator:2,Air:0.5,PCB:2,Air:0.5)*50
50GeV photon，Cell Size = 5mm (W:3,Air:0.5,Scintillator:2,Air:0.5,PCB:2,Air:0.5)*50
Cell Size 10x10mm (Cu:0.5,W:1.4,Cu:0.5,PCB:1.2,Si:0.5,Air:0.5)*240
10
4
photon，Cell Size 10x10mm (Cu:0.5,W:1.4,Cu:0.5,PCB:1.2,Si:0.5,Air:0.5)*240
簇射纵向归一化
把每层沉积能量 当作一个维度， 做归一化处理
photon，Cell Size 5x5mm (W:3,Air:0.5,Scintillator:2,Air:0.5,PCB:2,Air:0.5)*50
50GeV photon 优化 W=7
11
W0 = 7（test）来自光子能量线性_不同灵敏层厚度
photon，Cell Size 5x5mm (W:3,Air:0.5,Scintillator:1或2或3,Air:0.5,PCB:2,Air:0.5)*50
1
光子能量分辨率_不同灵敏层厚度
photon，Cell Size 5x5mm
(W:3,Air:0.5,Scintillator:1或2或3,Air:0.5,PCB:2,Air:0.5)*50
50GeV photon， (W:3,Air:0.5,Scintillator:2,Air:0.5,PCB:2,Air:0.5)*50
Cell Size 10x10mm (Cu:0.5,W:1.4,Cu:0.5,PCB:1.2,Si:0.5,Air:0.5)*240
9
Inside Cell Bias
6
不同粒子比较
Cell Size 5x5mm (W:3,Air:0.5,Scintillator:2,Air:0.5,PCB:2,Air:0.5)*50
7
Cell Size 10x10mm (Cu:0.5,W:1.4,Cu:0.5,PCB:1.2,Si:0.5,Air:0.5)*240
光子位置分辨率_不同Cell大小