6核辐射探测器-(硕1)(张)课件分解
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核辐射探测器硕张
产生的粒子对数；E为入射带电粒子在电离室内损失的 能量；W为电离室内所充气体的平均电离能（产生一个 离子对需要入射带电粒子损失的能量）
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37/84
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1/84
探测器的三个关键点
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： 探测器把核辐射转变为电信号的物理过程 探测器的输出回路及其与探测器输出电信号的关 系 探测器的主要技术指标及其用途
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Q0 Q0 C1V0
a
Q0
V0
Q0
b
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28/84
a
q1
x q2
b
e V0
q (Q0 ) (Q0 ) e (q1) (q2 ) 0
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29/84
q1 q2 e
q1
e
x d
dx q2 e d
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电离室的基本结构
不同类型的电离室在结构上基本相同 典型结构有平板型和圆柱型，均包括 高压极(K)：正高压或负高压； 收集极(C)：与测量仪器相联的电极，处于与地接 近的电位； 保护极(G)：又称保护环，处于与收集极相同的 电位； 负载电阻(RL)：电流流过时形成电压信号。
2/84
核辐射转变为电信号的阶段
• 第一阶段：入射的粒子射入探测器的灵敏体积，
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 供信号
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探测器的三个关键点
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： 探测器把核辐射转变为电信号的物理过程 探测器的输出回路及其与探测器输出电信号的关 系 探测器的主要技术指标及其用途
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Q0 Q0 C1V0
a
Q0
V0
Q0
b
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q1
x q2
b
e V0
q (Q0 ) (Q0 ) e (q1) (q2 ) 0
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q1 q2 e
q1
e
x d
dx q2 e d
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电离室的基本结构
不同类型的电离室在结构上基本相同 典型结构有平板型和圆柱型，均包括 高压极(K)：正高压或负高压； 收集极(C)：与测量仪器相联的电极，处于与地接 近的电位； 保护极(G)：又称保护环，处于与收集极相同的 电位； 负载电阻(RL)：电流流过时形成电压信号。
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核辐射转变为电信号的阶段
• 第一阶段：入射的粒子射入探测器的灵敏体积，
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 供信号
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核辐射探测器 ppt课件
PPT课件
11
其它方面（性能指标）
• The ability of a detector not to be appreciably affected by the fluctuations in line voltage and environment temperature
• Portable
PPT课件
3
引言
• 核辐射探测的对象
• 核辐射探测的实质
• 核辐射探测器的分类
• 核辐射探测器的性能指标
PPT课件
4
核辐射探测的对象
• 核辐射的质→射线的能量（特征量）→ （放射性）核素的种类
• 核辐射的量→射线的强度（累加量）→ （放射性）核素的活度
PPT课件
5
核辐射探测的实质
• 能量转换过程
• The interval between the time when a ray interacts with a detector and the time when the detector responds and the event is recorded
• The shorter, the better
E V0 a r b
r
ln
b a
PPT课件
16
电压-电流曲线（气体探测器）
PPT课件
17
气体探测器的原理
• 气体受放射源照射产生电离，外加电压收 集电离电荷
• 电离室：工作在饱和区上
• G-M管：工作在G-M区上
PPT课件
18
医用活度计(dose calibrator)
PPT课件
PPT课件
23
闪烁探测器（计数器）(scintillation)
《核辐射与探测技术》课件
《核辐射与探测技术》 PPT课件
这个《核辐射与探测技术》PPT课件将带你了解核辐射的基本概念、辐射剂量 率的测量、辐射探测器的分类和特点、辐射安全控制、核事故的应对处理， 并分享学习心得和思考。
核辐射的基本概念
1 电离辐射
2 辐射源
了解不同类型的电离辐射，比如阿尔法、 贝塔和伽马射线。
探索核辐射的来源，如自然辐射和人为 辐射。
3 辐射相互作用
4 辐射的影响
研究辐射与物质之间的相互作用，如散 射和吸收。
了解辐射对生物和环境的影响，以及辐 射保护的重要性。
辐射剂量率及其测量
剂量率
解释剂量率的概念，并探 讨单位及其测量方法。
剂量计
介绍常见的剂量计类型， 如电离室和探针。
剂量测量技术
探索剂量测量的先进技术， 如闪烁体和核电子学。
3
辐射安全标准
介绍辐射安全标准的制定和实施。
核事故的应对处理
应急响应
探讨核事故发生时的应急响应程序和措施。
辐射监测
解释核事故后的辐射监测方法和相关技术。
核污染清理
介绍核污染清理的方法和技术。
食品和水源监测
讨论核事故后的食品和水源监测措施。
学习心得和思考
• 深入学习与核辐射和探测技术相关的论文和研究。 • 参加相关的学术会议和讲座，与其他专家交流经验。 • 自主实践，通过实验和模拟训练提升技术实力。
辐射探测器的分类和特点
盖革-穆勒计数管
了解盖革-穆勒计数管的原理和应用。
闪烁体探测器
探索闪烁体探测器的工作原理和优势。
半导体探测器
介绍半导体探测器在核辐射测量中的应用。
电离室
讨论电离室作为辐射测量标准的重要性。
辐射安全控制
这个《核辐射与探测技术》PPT课件将带你了解核辐射的基本概念、辐射剂量 率的测量、辐射探测器的分类和特点、辐射安全控制、核事故的应对处理， 并分享学习心得和思考。
核辐射的基本概念
1 电离辐射
2 辐射源
了解不同类型的电离辐射，比如阿尔法、 贝塔和伽马射线。
探索核辐射的来源，如自然辐射和人为 辐射。
3 辐射相互作用
4 辐射的影响
研究辐射与物质之间的相互作用，如散 射和吸收。
了解辐射对生物和环境的影响，以及辐 射保护的重要性。
辐射剂量率及其测量
剂量率
解释剂量率的概念，并探 讨单位及其测量方法。
剂量计
介绍常见的剂量计类型， 如电离室和探针。
剂量测量技术
探索剂量测量的先进技术， 如闪烁体和核电子学。
3
辐射安全标准
介绍辐射安全标准的制定和实施。
核事故的应对处理
应急响应
探讨核事故发生时的应急响应程序和措施。
辐射监测
解释核事故后的辐射监测方法和相关技术。
核污染清理
介绍核污染清理的方法和技术。
食品和水源监测
讨论核事故后的食品和水源监测措施。
学习心得和思考
• 深入学习与核辐射和探测技术相关的论文和研究。 • 参加相关的学术会议和讲座，与其他专家交流经验。 • 自主实践，通过实验和模拟训练提升技术实力。
辐射探测器的分类和特点
盖革-穆勒计数管
了解盖革-穆勒计数管的原理和应用。
闪烁体探测器
探索闪烁体探测器的工作原理和优势。
半导体探测器
介绍半导体探测器在核辐射测量中的应用。
电离室
讨论电离室作为辐射测量标准的重要性。
辐射安全控制
第四章 核辐射探测器201003301953[19983]
![第四章 核辐射探测器201003301953[19983]](https://img.taocdn.com/s3/m/f354302783c4bb4cf6ecd10a.png)
离子运动所贡献的。电子脉冲的
幅度 为： 与总脉冲幅度 的比例
核辐射测量方法
4.2 气体探测器
4.2.4 G-M计数器
G-M计数器大多是圆柱形的。电源常见接法如图。
核辐射测量方法
4.2 气体探测器
4.2.4 G-M计数器
1 G-M的特性
坪曲线是衡量G-M计数管性能的 重要标志。其主要参数是： 1）起始电压。当工作电压超过起 始电压后，输出脉冲不再与原电
离有关。
2）坪斜。在坪区，计数率仍随电 压升高而略有增加，表现为坪有 坡度，称为坪斜。
核辐射测量方法
4.2 气体探测器
4.2.4 G-M计数器
2 死时间、恢复时间和分辨时间
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。 经过死时间后，雪崩区的场强逐渐恢复，但是在正离子完全被收 集之前是不能达到正常值的。在这期间，粒子进入计数管所产生 的脉冲幅度要低于正常幅度，直到正离子全部被收集后才完全恢 复，这段时间称为恢复时间。
第Ⅰ区，电离电流随电压增大而增加。 第Ⅱ区称为饱和区或电离室区。
第Ⅲ区称为正比区。
第Ⅳ区称为有限正比区。 第V区称为G-M区或盖革区。 当外加电压继续增高，便进入连续放 电，并有光产生。
核辐射测量方法
4.2 气体探测器
4.2.2 电离室
1 电离室结构
电离室的主体由两 个处于不同电位的
电极组成，电极之
4.2 气体探测器
4.2.3 正比计数器
1 气体放大机制
设圆柱形计数管的阳极半径为a ， 电位为Vc；阴极半径为b ，电位
核辐射探测仪器基本原理及及指标课件
核辐射探测仪器在医疗领域主要用于 诊断和治疗肿瘤等疾病，如放射治疗 和核医学成像等。
这些仪器通过测量放射性药物的分布 和代谢，以及放射性粒子的释放，为 医生提供准确的诊断和治疗方案，提 高治疗效果。
核辐射探测仪器在安全检测领域的应用
核辐射探测仪器在安全检测领域主要用于检测放射性物质、爆炸物和毒品等违禁品，保障公共安全。
研究。
环境监测
用于检测核设施周围的 环境放射性水平，保障
公众健康和安全。
02
核辐射探测仪器基本原理
核辐射基本知识
核辐射定义
核辐射是指由原子核内部 释放出的射线，包括α射 线、β射线和γ射线等。
核辐射来源
核辐射主要来源于放射性 物质、核反应堆、核武器 等。
核辐射特性
核辐射具有穿透性强、能 量高、电离能力强等特点 。
按测量原理分类
可分为计数型和能量型两 类，计数型主要测量射线 的数量，能量型主要测量 射线的能量。
核辐射探测仪器应用领域
医学诊断和治疗
用于检测肿瘤、癌症和 其他疾病，以及放射治
疗中的剂量监测。
工业检测和控制
用于检测产品的放射性 污染、无损检测、工艺
控制等。
科研实验
用于物理、化学、生物 学和医学等领域的实验
核辐射探测仪器基本原理及指标课 件
目录
• 核辐射探测仪器概述 • 核辐射探测仪器基本原理 • 核辐射探测仪器性能指标 • 核辐射探测仪器发展现状与趋势 • 核辐射探测仪器实际应用案例
01
核辐射探测仪器概述
核辐射探测仪器定义
01
核辐射探测仪器是一种用于测量
核辐射的设备，能够检测和测量
放射性物质发出的各种射线，如α
05
这些仪器通过测量放射性药物的分布 和代谢，以及放射性粒子的释放，为 医生提供准确的诊断和治疗方案，提 高治疗效果。
核辐射探测仪器在安全检测领域的应用
核辐射探测仪器在安全检测领域主要用于检测放射性物质、爆炸物和毒品等违禁品，保障公共安全。
研究。
环境监测
用于检测核设施周围的 环境放射性水平，保障
公众健康和安全。
02
核辐射探测仪器基本原理
核辐射基本知识
核辐射定义
核辐射是指由原子核内部 释放出的射线，包括α射 线、β射线和γ射线等。
核辐射来源
核辐射主要来源于放射性 物质、核反应堆、核武器 等。
核辐射特性
核辐射具有穿透性强、能 量高、电离能力强等特点 。
按测量原理分类
可分为计数型和能量型两 类，计数型主要测量射线 的数量，能量型主要测量 射线的能量。
核辐射探测仪器应用领域
医学诊断和治疗
用于检测肿瘤、癌症和 其他疾病，以及放射治
疗中的剂量监测。
工业检测和控制
用于检测产品的放射性 污染、无损检测、工艺
控制等。
科研实验
用于物理、化学、生物 学和医学等领域的实验
核辐射探测仪器基本原理及指标课 件
目录
• 核辐射探测仪器概述 • 核辐射探测仪器基本原理 • 核辐射探测仪器性能指标 • 核辐射探测仪器发展现状与趋势 • 核辐射探测仪器实际应用案例
01
核辐射探测仪器概述
核辐射探测仪器定义
01
核辐射探测仪器是一种用于测量
核辐射的设备，能够检测和测量
放射性物质发出的各种射线，如α
05
核武器辐射探测与防护基础ppt课件
dE dx辐射 EZ dE dx电离 800
综合思索防护β射线采用低Z物质，如铝。
二、β射线与物质的相互作用
2.3 β射线的吸收和射程
❖吸收
➢ β射线在经过一定厚度的物质时，电子的数目随 着间隔的添加而逐渐减少，这种景象称为吸收。
❖射程
➢ β射线从进入物质到完全被吸收沿原入射方 向穿过的最大间隔，称为该粒子在物质中的 射程。
❖ 采用高Z物质可以有效阻挠射线，例如铅； ❖ 采用高Z物质可提高探测效率，例如碘化钠； ❖ 总的来说，由于射线不带电、无静止质量，穿透
力较强。
射线与物质的相互作用
五、中子与物质的相互作用
❖弹性碰撞 ❖非弹性碰撞 ❖中子俘获
五、中子与物质的相互作用
5.1 弹性碰撞
➢ 中子与物质中原子核碰撞时把部分能量传给原子 核，带有能量的原子核脱离出原子,此原子核称反 冲核，而中子本身带着较低能量改动运动方向继 续行进，构成散射中子，这种景象称弹性碰撞。 带电荷的反冲核获得能量后，在其运动途中可引 起物质电离和激发。
二、β射线与物质的相互作用
2.1 与原子核外电子的非弹性碰撞
➢ β射线与核外电子发生非弹性碰撞，以使靶物质原子 电离或激发的方式而损失其能量，我们称它为电离损 失。
dx
电离
z2 v2
NZ
z β射线电荷数；v β射线速度；N物质单位体积的原子 数；Z物质原子的原子序数。
用高NZ元素，如铅来阻挠β射线比较有利。
1、与核外电子发生非弹性碰撞 2、与原子核发生非弹性碰撞 1、光电效应 2、康普顿效应 3、电子对效应 1、弹性散射 2、非弹性散射 3、俘获过程
二、β射线与物质的相互作用
2.2 与原子核的非弹性碰撞
综合思索防护β射线采用低Z物质，如铝。
二、β射线与物质的相互作用
2.3 β射线的吸收和射程
❖吸收
➢ β射线在经过一定厚度的物质时，电子的数目随 着间隔的添加而逐渐减少，这种景象称为吸收。
❖射程
➢ β射线从进入物质到完全被吸收沿原入射方 向穿过的最大间隔，称为该粒子在物质中的 射程。
❖ 采用高Z物质可以有效阻挠射线，例如铅； ❖ 采用高Z物质可提高探测效率，例如碘化钠； ❖ 总的来说，由于射线不带电、无静止质量，穿透
力较强。
射线与物质的相互作用
五、中子与物质的相互作用
❖弹性碰撞 ❖非弹性碰撞 ❖中子俘获
五、中子与物质的相互作用
5.1 弹性碰撞
➢ 中子与物质中原子核碰撞时把部分能量传给原子 核，带有能量的原子核脱离出原子,此原子核称反 冲核，而中子本身带着较低能量改动运动方向继 续行进，构成散射中子，这种景象称弹性碰撞。 带电荷的反冲核获得能量后，在其运动途中可引 起物质电离和激发。
二、β射线与物质的相互作用
2.1 与原子核外电子的非弹性碰撞
➢ β射线与核外电子发生非弹性碰撞，以使靶物质原子 电离或激发的方式而损失其能量，我们称它为电离损 失。
dx
电离
z2 v2
NZ
z β射线电荷数；v β射线速度；N物质单位体积的原子 数；Z物质原子的原子序数。
用高NZ元素，如铅来阻挠β射线比较有利。
1、与核外电子发生非弹性碰撞 2、与原子核发生非弹性碰撞 1、光电效应 2、康普顿效应 3、电子对效应 1、弹性散射 2、非弹性散射 3、俘获过程
二、β射线与物质的相互作用
2.2 与原子核的非弹性碰撞
核辐射探测器硕张资料
核辐射探测器硕张资料核辐射探测器是一种先进的科技产品，广泛应用于核电站、医疗、科研等领域。
它的主要功能是检测、记录和报告材料内部的辐射水平。
本文将详细介绍核辐射探测器的原理、分类、应用领域和市场前景等信息。
原理核辐射探测器是利用材料受到放射性元素的辐射所产生的电离效应来测量辐射水平的装置。
一般来说，核辐射探测器由放射性探测器、信号放大器和数据记录系统等组成。
当材料中存在放射性元素时，它会向四周辐射能量，并通过与材料相互作用而产生大量的电离粒子。
这些粒子会在探测器内部产生电离作用，进而导致电流和电压的变化。
通过信号放大器将这些微弱的信号放大，再经过数据记录系统进行处理，最终得到辐射水平的数据结果。
分类根据核辐射探测器的工作原理和检测范围不同，可将其分为以下几类：1.电离室型探测器：本质上是一种电容器，通过测量电离室内电荷的变化来检测辐射水平。
2.闪烁体探测器：利用材料对射线的能量吸收和放出可见光的特性，测量产生的光信号来确定辐射水平。
3.固态探测器：包括半导体探测器和硅悬浮探测器，通过测量载流子的产生和漂移，来检测辐射水平。
这类探测器具有高能量分辨率、灵敏度和快速响应等优点，被广泛应用于核医学和核物理实验等领域。
应用领域核辐射探测器的应用范围非常广泛，主要涉及以下几个领域：1.卫生和医学领域：核医学、医学照射、水质监测等。
2.工业检测领域：辐射处理、辐照杀菌、无损检测等。
3.放射性监测和应急处置领域：核电站、核反应堆、核废料处理等。
4.科学研究领域：核物理、天文学、地球物理学等。
市场前景随着全球对能源、环境等问题不断加强的关注，核辐射探测器作为一种先进的科技产品，其市场前景也越来越广阔。
从2019年到2025年，核辐射探测器市场的复合年增长率预计将达到8.9%。
其中，亚太地区、欧洲和北美地区是核辐射探测器的三大主要市场，受到政府和企业的重视。
未来的市场主要发展趋势包括技术升级、产品智能化和市场定位的精准化等。
核辐射探测器教学课件PPT
和类型。
探测器分类
根据工作原理和探测对象的不同， 核辐射探测器可分为气体探测器、 闪烁体探测器和半导体探测器等。
探测器性能指标
核辐射探测器的性能指标包括能量 分辨率、探测效率、计数率和本底 等。
核辐射探测器分类
气体探测器
气体探测器利用气体分子对带电粒子的电离作用来测量核辐射， 具有较高的探测效率和较低的本底。
人工智能算法
利用人工智能算法对探测 器数据进行处理，自动识 别和分类核辐射信号。
无线通信技术
实现探测器与控制中心之 间的无线通信，方便远程 监控和数据传输。
多功能探测器应用
医疗领域
用于诊断和治疗放射性物质引起的疾病，如癌症 等。
环境监测
用于监测核设施周边的辐射水平，保障公众安全。
科研领域
用于研究核物理、放射化学等领域的基本原理和 现象。
医学影像
核辐射探测器在医学影像中主要用于 放射性成像，如X射线、CT、MRI等。 这些成像技术利用放射性物质在人体 内的分布来生成图像。
核辐射探测器还可以用于测量放射性 药物的浓度和分布，如正电子发射断 层扫描（PET）和单光子发射断层扫 描（SPECT）等。
核辐射探测器可以测量放射性物质在 人体内的分布，从而帮助医生诊断疾 病和评估治疗效果。
工业检测
核辐射探测器在工业检测中主要 用于检测放射性物质和测量各种 物理量，如厚度、密度、水分含
量等。
在工业生产中，核辐射探测器可 以用于检测产品的质量和控制生 产过程，例如在石油、化工、食
品等行业中。
核辐射探测器还可以用于检测放 射性废物和测量核设施的安全性
能等。
05
核辐射探测器的未来发展
高性能探测器材料
核辐射探测器教学课件
探测器分类
根据工作原理和探测对象的不同， 核辐射探测器可分为气体探测器、 闪烁体探测器和半导体探测器等。
探测器性能指标
核辐射探测器的性能指标包括能量 分辨率、探测效率、计数率和本底 等。
核辐射探测器分类
气体探测器
气体探测器利用气体分子对带电粒子的电离作用来测量核辐射， 具有较高的探测效率和较低的本底。
人工智能算法
利用人工智能算法对探测 器数据进行处理，自动识 别和分类核辐射信号。
无线通信技术
实现探测器与控制中心之 间的无线通信，方便远程 监控和数据传输。
多功能探测器应用
医疗领域
用于诊断和治疗放射性物质引起的疾病，如癌症 等。
环境监测
用于监测核设施周边的辐射水平，保障公众安全。
科研领域
用于研究核物理、放射化学等领域的基本原理和 现象。
医学影像
核辐射探测器在医学影像中主要用于 放射性成像，如X射线、CT、MRI等。 这些成像技术利用放射性物质在人体 内的分布来生成图像。
核辐射探测器还可以用于测量放射性 药物的浓度和分布，如正电子发射断 层扫描（PET）和单光子发射断层扫 描（SPECT）等。
核辐射探测器可以测量放射性物质在 人体内的分布，从而帮助医生诊断疾 病和评估治疗效果。
工业检测
核辐射探测器在工业检测中主要 用于检测放射性物质和测量各种 物理量，如厚度、密度、水分含
量等。
在工业生产中，核辐射探测器可 以用于检测产品的质量和控制生 产过程，例如在石油、化工、食
品等行业中。
核辐射探测器还可以用于检测放 射性废物和测量核设施的安全性
能等。
05
核辐射探测器的未来发展
高性能探测器材料
核辐射探测器教学课件
核辐射探测器的进展课件
LSO与GSO的主要特点是有效原子序数高，γ阻止本领大；闪烁衰 减时间快，可用于快计数 ；光输出与闪烁衰减时间随温度的变化极 为平缓（GSO）。
Gd2SiO5:Ce与Lu2(SiO4)O:Ce闪烁体技术数据
GSO
LSO
密度,g/cm3：
6.71
最强发射波长，nm： 430
相对闪烁效率[NaI(Tl)]，%：2075
0.0047 0.0095 0.0143
5.39
5.38
5.35
3.73
3.64
3.53
424
425
425
80.7
78.2
75.2
79
62
51
9
10.5
12.5
1.3.2 含铅(Pb)塑料闪烁体
塑料闪烁体(含铅10%)性能指标
密度,g/cm3：
1.12
光产额，光子/MeV： 5000
闪烁衰减时间，ns：
a.BGO的发光机制是Bi3+离子的 3P1态→1So态的电跃迁。 因此，BGO的发光机制与NaI(Tl)不同。BGO本身是一种 纯闪烁晶体，其发光不受激活剂在晶体中的浓度及分布的 均匀性的影响。
b.图2示出BGO在295K时的荧光特性曲线。发射光谱分布在 (350~650)nm区间，峰值在480nm。由图可见，BGO的吸 收特性曲线与发光特性曲线并不重叠，即BGO不吸收它自 身所发的光。图中还叠加上普通光电倍增管和硅光电二极 管的光谱响应曲线。可以看出BGO的发射光谱与普通光电 倍增管和硅光电二极管的光谱响应特性相匹配。因而BGO 的应用对光电倍增管和电子学线路没有特殊要求。
LaBr3(Ce)
密度，g/cm3：
3.70
5.29
Gd2SiO5:Ce与Lu2(SiO4)O:Ce闪烁体技术数据
GSO
LSO
密度,g/cm3：
6.71
最强发射波长，nm： 430
相对闪烁效率[NaI(Tl)]，%：2075
0.0047 0.0095 0.0143
5.39
5.38
5.35
3.73
3.64
3.53
424
425
425
80.7
78.2
75.2
79
62
51
9
10.5
12.5
1.3.2 含铅(Pb)塑料闪烁体
塑料闪烁体(含铅10%)性能指标
密度,g/cm3：
1.12
光产额，光子/MeV： 5000
闪烁衰减时间，ns：
a.BGO的发光机制是Bi3+离子的 3P1态→1So态的电跃迁。 因此，BGO的发光机制与NaI(Tl)不同。BGO本身是一种 纯闪烁晶体，其发光不受激活剂在晶体中的浓度及分布的 均匀性的影响。
b.图2示出BGO在295K时的荧光特性曲线。发射光谱分布在 (350~650)nm区间，峰值在480nm。由图可见，BGO的吸 收特性曲线与发光特性曲线并不重叠，即BGO不吸收它自 身所发的光。图中还叠加上普通光电倍增管和硅光电二极 管的光谱响应曲线。可以看出BGO的发射光谱与普通光电 倍增管和硅光电二极管的光谱响应特性相匹配。因而BGO 的应用对光电倍增管和电子学线路没有特殊要求。
LaBr3(Ce)
密度，g/cm3：
3.70
5.29
核辐射探测仪器基本原理及及指标ppt
位置分辨率越高，探测器对辐射粒子的定位能力越强，能够更好地确定辐射粒子 的来源和分布。这对于研究核辐射的传播和分布规律以及工业应用中的在线监测 和质量控制等方面具有重要意义。
测量时间
总结词
测量时间是衡量核辐射探测仪器性能的重要指标之一，指探 测器在测量辐射粒子时需要的时间。
详细描述
测量时间越短，探测器的实时监测能力越强，能够更好地捕 捉和记录瞬时变化的辐射状况。这对于需要快速响应和实时 监测的应用场景尤为重要，如核事故应急响应、放射性物料 运输监管等。
详细描述
探测效率通常与探测器的材料、结构、粒子类型、能量范围 等因素有关。高效的探测器能够更好地测量和记录辐射粒子 的数量和类型，为科学研究、工业应用以及安全防护等领域 提供准确的数据。
能量分辨率
总结词
能量分辨率是衡量核辐射探测仪器性能的重要指标之一，指探测器在测量辐 射粒子的能量时，能够分辨的最小能量差值。
核辐射探测仪器的基本结构和工作流程
核辐射探测仪器通常由探测器、信号处理电路、数据采 集系统和显示系统等组成。
探测器是用来接收射线的部件，一般采用半导体材料或 气体电离器件制造。
信号处理电路对探测器输出的信号进行放大、滤波和数 字化处理，以便后续的数据采集和分析。
数据采集系统将处理后的信号转换为计算机可识别的数 字信号，并存储在计算机中。
《核辐射探测仪器基本原理 及及指标ppt》
xx年xx月xx日
contents
目录
• 核辐射探测仪器概述 • 核辐射探测仪器基本原理 • 核辐射探测仪器的主要指标 • 核辐射探测仪器的应用和发展趋势 • 总结和展望
01
核辐射探测仪器概述
核辐射探测仪器的定义和作用
定义
测量时间
总结词
测量时间是衡量核辐射探测仪器性能的重要指标之一，指探 测器在测量辐射粒子时需要的时间。
详细描述
测量时间越短，探测器的实时监测能力越强，能够更好地捕 捉和记录瞬时变化的辐射状况。这对于需要快速响应和实时 监测的应用场景尤为重要，如核事故应急响应、放射性物料 运输监管等。
详细描述
探测效率通常与探测器的材料、结构、粒子类型、能量范围 等因素有关。高效的探测器能够更好地测量和记录辐射粒子 的数量和类型，为科学研究、工业应用以及安全防护等领域 提供准确的数据。
能量分辨率
总结词
能量分辨率是衡量核辐射探测仪器性能的重要指标之一，指探测器在测量辐 射粒子的能量时，能够分辨的最小能量差值。
核辐射探测仪器的基本结构和工作流程
核辐射探测仪器通常由探测器、信号处理电路、数据采 集系统和显示系统等组成。
探测器是用来接收射线的部件，一般采用半导体材料或 气体电离器件制造。
信号处理电路对探测器输出的信号进行放大、滤波和数 字化处理，以便后续的数据采集和分析。
数据采集系统将处理后的信号转换为计算机可识别的数 字信号，并存储在计算机中。
《核辐射探测仪器基本原理 及及指标ppt》
xx年xx月xx日
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目录
• 核辐射探测仪器概述 • 核辐射探测仪器基本原理 • 核辐射探测仪器的主要指标 • 核辐射探测仪器的应用和发展趋势 • 总结和展望
01
核辐射探测仪器概述
核辐射探测仪器的定义和作用
定义
核辐射探测仪器基本原理及及指标课件
• 剂量当量 反映各种射线或粒子被吸收后引起的
生物效应强弱的电离辐射量。它不仅与吸收 剂量有关，而且与射线种类、能量有关，当 量剂量是在吸收剂量的基础上引入一与辐射 类型及能量有关的权重因子。
• 国际制单位：Sv（希沃特），1Sv=1J∙ kg-1。 • 旧的专用单位：rem（雷姆）
1Sv=100rem 剂量当量（率）：单位时间引起的剂量当量。
2、相关技术指标
• 能量： 度量物质运动的一种物理量。相应于不
同形式的运动，能量分为机械能、内能、 电能、化学能、原子能等。亦简称能。
国际单位为：焦耳， 简称：焦 符号：J
• 我们用了通常所说的用了××度（千瓦小 时，kWh）电，就是对电能的一种量度。
• 1 kWh＝ 3.6×106J
• 在核物理中为了表示一个粒子所带能量的 大小，用电子伏特（eV）来表示。其意义 为电子在1V电压中加速所得的能量。
量（µSv/h）相同但能量（Kev）不同的X、γ 射线时，仪器读数显示的差异。
• 放射性核素不同，其发射出的射线的能量也各 不同，有时同一种同位素，它能发射出几种不 同能量的 射线，如241Am的γ射线能量为 59Kev、137Cs γ射线能量为661Kev。X光机 因不同的使用场所所加的高压不同。其发出的 X射线能量也不一样。 。
核仪器基本构成
技术规范归类
• 1、探测器 • 2、能量相关指标（能量域、能量响应、道数） • 3、测量相关指标 • 4、各种仪器专用指标
Байду номын сангаас
辐射探测器
• 根据我国核仪器分类标准，辐射探测器分 为气体探测器、半导体探测器、闪烁探测 器和其他探测器。
• 我们公司的仪器主要使用的是气体探测器、 半导体探测器、闪烁探测器三类探测器
核辐射与探测技术PPT课件
辐射源 天外的：宇宙射线； 天然的：自然界自然存 在的放射性核素——铀、 钋、镭、锕等； 人工的：用加速器、反 应堆产生的放射性核 素——锝、钷、镎、钚、 镅等。
5
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6
第6页/共67页
核探测器测量的基本物理量
• 我们要知道有多少粒子，什么样的粒子，还要知道它 们的物理性质，来源。为此，探测器要测量许多物理 量。
• 当电子获得能量较少，不足以克服原子核的束缚成为 自由电子，将跃迁到较高的能级。这就是原子的激发。 处于激发态的原子不稳定，作短暂停留后，将从激发 态跃迁回到基态，这就是退激。退激时，释放的能量 以荧光的形式发射出来。
13
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利用电离或激发效应来记录入射粒子是 绝大多数探测器的物理基础。它们的差别在 于记录方式不同，大致分为： （1）收集电离电荷的探测器主要收集电离效 应产生的大量正负离子，记录它们的电荷所 形成的电压或电流脉冲。这类探测器必须加 上适当的工作电压，形成电场以有效收集电 荷。如气体探测器、半导体探测器。
或简写成 A（a，b）B 实验表明任何一个核反应，箭头两边的总电荷数Z 和总质量数A必须相等；反应前后体系的总能量（静 止能量和动能之和）不变，总动量不变。
26
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目前应用最多的三种核反应：
n 3He p 3T 0.764MeV， 0＝5327 10靶， 3He(n, p) 3T n 6Li 3T 4.780MeV， 0 941 4靶， 6L（i n, ) 3T
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粒子探测器用途：
• 测量粒子与射线的基本性质，研究这些粒子之间的 相互作用以及它们与宏观 物质的相互作用等。
• 将这些粒子与射线作为微小的探针来研究微观或亚 微观结构，如晶体结构， 物质的表面结构，分子原 子及核结构等。
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核探测器测量的基本物理量
• 我们要知道有多少粒子，什么样的粒子，还要知道它 们的物理性质，来源。为此，探测器要测量许多物理 量。
• 当电子获得能量较少，不足以克服原子核的束缚成为 自由电子，将跃迁到较高的能级。这就是原子的激发。 处于激发态的原子不稳定，作短暂停留后，将从激发 态跃迁回到基态，这就是退激。退激时，释放的能量 以荧光的形式发射出来。
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利用电离或激发效应来记录入射粒子是 绝大多数探测器的物理基础。它们的差别在 于记录方式不同，大致分为： （1）收集电离电荷的探测器主要收集电离效 应产生的大量正负离子，记录它们的电荷所 形成的电压或电流脉冲。这类探测器必须加 上适当的工作电压，形成电场以有效收集电 荷。如气体探测器、半导体探测器。
或简写成 A（a，b）B 实验表明任何一个核反应，箭头两边的总电荷数Z 和总质量数A必须相等；反应前后体系的总能量（静 止能量和动能之和）不变，总动量不变。
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目前应用最多的三种核反应：
n 3He p 3T 0.764MeV， 0＝5327 10靶， 3He(n, p) 3T n 6Li 3T 4.780MeV， 0 941 4靶， 6L（i n, ) 3T
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粒子探测器用途：
• 测量粒子与射线的基本性质，研究这些粒子之间的 相互作用以及它们与宏观 物质的相互作用等。
• 将这些粒子与射线作为微小的探针来研究微观或亚 微观结构，如晶体结构， 物质的表面结构，分子原 子及核结构等。
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核辐射探测器
上海交通大学 张继革 副研究员 2015年10月8日
核辐射探测器
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 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
2018/11/12 15/84
电荷转移效应
正离子与中性的气体分子碰撞时，正离子与分子 中的一个电子结合成中性分子，中性气体分子成 为正离子 电荷转移效应在混合气体中比较明显
电荷转移效应可以减小离子的迁移率，降低离子 的漂移速度
复合效应、电子吸附效应、电荷转移效应等，都 不利于电荷收集
2018/11/12
复合引起的离子对数目的损失率：为复合系数
n n n n t t
一旦形成了负离子，其运动速度远小于电子，正 离子与负离子的复合系数要比正离子与电子的复 合系数大得多 复合的结果是把许多有用信号给复合掉，使有用 的信号减少。因此，复合现象在探测器正常工作 中应尽量避免
16/84
离子对收集与外加电场的关系
Ⅰ：复合区 Ⅱ：饱和区（电离室工作区） Ⅲ：正比区（正比计数器工作区） Ⅳ：有限正比区 Ⅴ：G-M工作区
2018/11/12
17/84
外加电场与离子对收集的关系
I区称为复合区，工作 电压很低而存在电子正离子的复合，随电 压上升复合损失减少， 电流趋于饱和。 II区称为饱和区或电离 室区。在这个区域内， 生成的离子对电荷全 部收集，输出信号的 大小反映了入射离子 损失在计数器灵敏体 积内的能量。
201区称为正比区，由于碰撞电离 的发生而产生气体放大，离子对 数将比原电离倍增10~104。气体 放大系数随电压而增大，但对一 定电压气体放大系数保持恒定， 总电荷量仍正比于原电离电荷量。 IV区：有限正比区。由于气体放 大系数过大，空间电荷的影响越 趋明显，气体放大系数与原电离 有关，而且初始电离越大的入射 离子影响越大，总离子对数不再 与入射粒子能量成正比。这种状 态作为过渡而无实用价值。
若入射粒子的能量为E0，当其能量全部损失在气体介 质中时，产生的平均离子对数为
N E0 W
2018/11/12 9/84
激发和退激
带电粒子使气体原子激发，在10-9s内退激，释放 光子 被激发原子的退激方式有： 辐射光子---发射波长接近紫外光的光子，这些光 子又可能在周围介质中打出光电子，或被某些气 体分子吸收而使分子离解 发射俄歇电子
气体探测器
2018/11/12
6/84
气体探测器
气体探测器：一个内部充有特定气体、两电极间 （高压极和收集极）加有电场的小室型探测器。
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、正比计数管和盖革米勒计数管（Geiger-Müller，简称G-M）
2018/11/12 2/84
探测器的三个关键点
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： 探测器把核辐射转变为电信号的物理过程
探测器的输出回路及其与探测器输出电信号的关 系
探测器的主要技术指标及其用途
2018/11/12
2018/11/12
8/84
气体原子的电离和激发
带电粒子使气体原子电离而形成电子和正离子对的现 象叫做气体的电离，电离出来的电子称为次级电子
带电粒子直接产生的电离叫做原电离，次级电子产生 的电离叫做次电离，原电离和次电离之和为总电离 平均电离能W：带电粒子在气体中产生一电子离子对 所需的平均能量，对不同的气体， W大约为30eV
闪烁探测器：
• NaI（Tl）(碘化钠（铊激活））单晶γ谱仪；BGO （锗酸铋）探测器
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
2018/11/12 5/84
3/84
核辐射转变为电信号的阶段
• 第一阶段：入射的粒子射入探测器的灵敏体积，
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 供信号
2018/11/12
4/84
探测器种类
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；
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7/84
工作概况
气体探测器通常是由高压 电极和收集电极组成，常 见的是两个同轴的圆柱形 电极，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， 生成带电粒子。
带电粒子在电场作用下向 两极漂移。 随着带电粒子到两极的距 离发生变化，极板上的感 生电荷数发生变化，回路 中产生电流信号。
2018/11/12
10/84
电子与离子在气体中的运动
无外加电场存在时，已产生的电子和正离子与气体分子 一样，处于一种杂乱运动的状态，同时存在着扩散，最 终与气体分子达到热平衡状态，已产生的离子对消失， 不能形成电流。 扩散：在气体中电离粒子的密度是不均匀的，原电离处 密度大。由于其密度梯度而造成的离子、电子的定向运 动叫扩散。 电子的平均自由程和杂乱运动的平均速度都比离子的大， 因此其扩散系数比离子的大，因而电子的扩散效应比离 子的严重。
2018/11/12
11/84
离子对的漂移
U
E P
度甚至可增大一个量级。 2018/11/12
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离子对的漂移
电子在气体中的飘逸速度
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吸附效应
分
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复合效应
复合有两个过程：电子与正离子，或负离子与正 离子，相遇时可能复合成中性的原子或分子
上海交通大学 张继革 副研究员 2015年10月8日
核辐射探测器
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 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
2018/11/12 15/84
电荷转移效应
正离子与中性的气体分子碰撞时，正离子与分子 中的一个电子结合成中性分子，中性气体分子成 为正离子 电荷转移效应在混合气体中比较明显
电荷转移效应可以减小离子的迁移率，降低离子 的漂移速度
复合效应、电子吸附效应、电荷转移效应等，都 不利于电荷收集
2018/11/12
复合引起的离子对数目的损失率：为复合系数
n n n n t t
一旦形成了负离子，其运动速度远小于电子，正 离子与负离子的复合系数要比正离子与电子的复 合系数大得多 复合的结果是把许多有用信号给复合掉，使有用 的信号减少。因此，复合现象在探测器正常工作 中应尽量避免
16/84
离子对收集与外加电场的关系
Ⅰ：复合区 Ⅱ：饱和区（电离室工作区） Ⅲ：正比区（正比计数器工作区） Ⅳ：有限正比区 Ⅴ：G-M工作区
2018/11/12
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外加电场与离子对收集的关系
I区称为复合区，工作 电压很低而存在电子正离子的复合，随电 压上升复合损失减少， 电流趋于饱和。 II区称为饱和区或电离 室区。在这个区域内， 生成的离子对电荷全 部收集，输出信号的 大小反映了入射离子 损失在计数器灵敏体 积内的能量。
201区称为正比区，由于碰撞电离 的发生而产生气体放大，离子对 数将比原电离倍增10~104。气体 放大系数随电压而增大，但对一 定电压气体放大系数保持恒定， 总电荷量仍正比于原电离电荷量。 IV区：有限正比区。由于气体放 大系数过大，空间电荷的影响越 趋明显，气体放大系数与原电离 有关，而且初始电离越大的入射 离子影响越大，总离子对数不再 与入射粒子能量成正比。这种状 态作为过渡而无实用价值。
若入射粒子的能量为E0，当其能量全部损失在气体介 质中时，产生的平均离子对数为
N E0 W
2018/11/12 9/84
激发和退激
带电粒子使气体原子激发，在10-9s内退激，释放 光子 被激发原子的退激方式有： 辐射光子---发射波长接近紫外光的光子，这些光 子又可能在周围介质中打出光电子，或被某些气 体分子吸收而使分子离解 发射俄歇电子
气体探测器
2018/11/12
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气体探测器
气体探测器：一个内部充有特定气体、两电极间 （高压极和收集极）加有电场的小室型探测器。
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、正比计数管和盖革米勒计数管（Geiger-Müller，简称G-M）
2018/11/12 2/84
探测器的三个关键点
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： 探测器把核辐射转变为电信号的物理过程
探测器的输出回路及其与探测器输出电信号的关 系
探测器的主要技术指标及其用途
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气体原子的电离和激发
带电粒子使气体原子电离而形成电子和正离子对的现 象叫做气体的电离，电离出来的电子称为次级电子
带电粒子直接产生的电离叫做原电离，次级电子产生 的电离叫做次电离，原电离和次电离之和为总电离 平均电离能W：带电粒子在气体中产生一电子离子对 所需的平均能量，对不同的气体， W大约为30eV
闪烁探测器：
• NaI（Tl）(碘化钠（铊激活））单晶γ谱仪；BGO （锗酸铋）探测器
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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核辐射转变为电信号的阶段
• 第一阶段：入射的粒子射入探测器的灵敏体积，
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 供信号
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探测器种类
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；
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工作概况
气体探测器通常是由高压 电极和收集电极组成，常 见的是两个同轴的圆柱形 电极，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， 生成带电粒子。
带电粒子在电场作用下向 两极漂移。 随着带电粒子到两极的距 离发生变化，极板上的感 生电荷数发生变化，回路 中产生电流信号。
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电子与离子在气体中的运动
无外加电场存在时，已产生的电子和正离子与气体分子 一样，处于一种杂乱运动的状态，同时存在着扩散，最 终与气体分子达到热平衡状态，已产生的离子对消失， 不能形成电流。 扩散：在气体中电离粒子的密度是不均匀的，原电离处 密度大。由于其密度梯度而造成的离子、电子的定向运 动叫扩散。 电子的平均自由程和杂乱运动的平均速度都比离子的大， 因此其扩散系数比离子的大，因而电子的扩散效应比离 子的严重。
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离子对的漂移
U
E P
度甚至可增大一个量级。 2018/11/12
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离子对的漂移
电子在气体中的飘逸速度
2018/11/12 13/84
吸附效应
分
2018/11/12
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复合效应
复合有两个过程：电子与正离子，或负离子与正 离子，相遇时可能复合成中性的原子或分子