核辐射探测器概述
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核辐射引起的气体电离 初级电离：入射粒子与气体分子或原子直接碰撞而导 致的气体电离； 次级电离：直接电离所产生的电子或紫外光及X射线而 导致的气体电离。 复合过程：正离子和电子或负离子复合成中性粒子的 过程。
气体探测器
电离室 脉冲电离室：记录单 个辐射粒子，主要用 于测量重带电粒子的 能量和强度。 电流电离室：记录大 量粒子平均效应，主
（四）核辐射探测器基本分类
气体探测器 闪烁探测器 半导体探测器 径迹探测器 中子探测器
（五）辐射探测器的基本特点
当前，辐射技术应用日益广泛，辐射种类越来越多。 辐射检测仪器也相应地不断增加。 但是，大多数检 测仪器的基本原理并未改变，只是在仪器性能、加工 工艺、仪器精度、仪器功能等方面不断改进。
对电压信号，它跟随辐射强度变化的响应时间主要决定于电
离室输出回路的时间常数R0C0值。
对t = 0时的阶跃变化，输出电压为：
V2 I1R0 R0(I2 I1 )(1 et / R0C0 )
一般需要5～7R0C0才能达到平衡。
（二）闪烁探测器
工作原理
闪烁探测器
原理：是利用射线照射在某些闪烁体上而使它发生闪光的 原理进行测量的仪器。它具有一个闪烁体，当射线进入其 中时产生闪光，然后用光电倍增管将闪光讯号放大、记录 下来。 用法：该探测器以其高灵敏度和高计数率的优点而被用作 测量α、β、γ辐射强度。由于它对不同能量的射线具有 很高的分辨率，所以又可作谱仪使用。通过能谱测量，鉴 别放射性核素，并且在适当的条件下，能够定量的分析几 种放射性核素的混合物。此外，这种仪器还能测量照射量 和吸收剂量。
但是，当入射粒子流强度增大时，饱和电压将提 高。一旦当入射粒子流强度大到使饱和电压超过
了原来选好的工作电压 V0时，电离室将不再工作
百度文库于饱和区，信号电流将比预期值小。即出现非线 性。
响应时间——反映当入射粒子流强度发生变化时，输出信号 的变化规律。
T就是累计电离室电流信号的响应时间对电流信号，其滞后 时间将最大为离子收集时间T。
根据射线与物质相互作用所致原子、分子的电离 和激发效应制成的。
通过测量射线在其中产生的脉冲数目、脉冲幅度 、平均电离电流或（和）累积的电荷总量等来确 定射线量。
辐射探测器工作基本原理要点
➢探测器的工作机制； ➢探测器的输出回路与输出信号； ➢探测器的主要性能指标； ➢探测器的典型应用。
（一）气体探测器
核辐射探测器概述
山东省卫生厅卫生监督所 刘兵
提要 一、核辐射探测器概述。 二、核辐射探测器工作原理。 三、核辐射探测器的应用。 四、放射诊疗检测概述。 五、放射诊疗检测技术特点与结果分析。
一、核辐射探测器概述
（一）什么是辐射探测器？
对于辐射是不能感知的，因此人们必须借助于辐 射探测器探测各种辐射，给出辐射的类型、强度(数 量)、能量及时间等特性。即对辐射进行测量。
气体探测器
气体探测器的特点： 探测器的灵敏体积大小和形状几乎不受限制； 没有辐射损伤或极易恢复； 经济可靠。
平板型电离室
高压 V0
外壳
灵敏
体积
C
绝缘子 高压极
K
收集极
保护极 G
RL 负载电阻
气体探测器
脉冲波形
➢ U (t ) Nez
0
t
Cd
-Nez/Cd
-Ne/C
➢U (t ) Ne Ee
辐射探测器的定义：利用辐射在气体、液体或固体中 引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行辐射 探测的器件称为辐射探测器。
（二）辐射探测器的发展历史
1927年，Wilson，发明云室； 1948年，Blackett，发展云室用于辐射研究； 1950年，Powell，发展核乳胶； 1960年，Glaser，发明气泡室； 1968年，Alvarez，发展气泡室； 1992年，Charpak，发明并发展多丝正比室。
电离室
原理：如果核辐射被电离室中的气体吸收，该气体将 发生电离。电离探测器即是通过收集射线在气体中产 生的电离电荷进行测量的。 仪器：常用的有电离室、正比计数管、盖革—弥勒计 数管（G-M管）。 用法：电离室是测量由电离作用而产生的电离电流， 适用于测量强放射性；正比计数管和盖革—弥勒计数 管则是测量由每一入射粒子引起电离作用而产生的脉 冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，这适合于 测量弱放射性。
G-M管的特点是：
制造简单、价格便宜、使用方便。灵敏度高、输出 电荷量大。
G-M管的缺点是：
死时间长，仅能用于计数。不能鉴别粒子的 类型和能量。
气体探测器
线性范围——一定工作电压下，输出信号的幅 度与入射粒子流强度的保持线性关系的范围 (一般用辐射强度的范围表示) 。
只要电离室工作在饱和区，则信号电流与入射粒 子流强度一定成正比关系，即线性关系。
C
Cw -U
气体探测器
正比计数器：脉冲幅度正比于入射粒子能量。
电场强度：
(r) U0 ln rc
r ra
-U0 rc
脉冲电压：
A Ne / C
2ra R
多丝正比计数器：具有很高的空间分辨和时间
分辨本领
圆柱型电离室 V0
K
C
G
RL
气体探测器
G-M计数管：记录粒子个数
G-M计数管 G-M计数管是由盖革(Geiger)和弥勒(Mueller) 发明的一种利用自持放电的气体电离探测器。
要用于测量X, g, b
和中子的强度或通量 。
-U0 d 阳极
++++++++ z
-------0 阴极
离子和电子在外加电场中的漂移
离子和电子除了与作热运动的气体分子碰撞而杂乱运动 和因空间分布不均匀造成的扩散运动外，还有由于外加 电场的作用沿电场方向定向漂移。
这种运动称为“漂移运动”，定向运动的速度为“漂移速 度”。
（三）辐射探测的基本过程
➢ 辐射粒子射入探测器的灵敏体积；
➢ 入射粒子通过电离、激发等效应而在探 测器中沉积能量； ➢ 探测器通过各种机制将沉积能量转换成 某种形式的输出信号。
（四）辐射探测的基本分类
按材料状态：气体、液体、固体探测器 按记录方式：收集电离电荷的探测器，如气体电离探测器、
半导体探测器； 收集退激荧光的探测器，如闪烁探测器、热释 光探测器； 显示离子集团径迹的探测器，如径迹探测器、 切伦科夫探测器等。
虽然辐射检测仪器的种类已比较多，但是，仍然没有 一台仪器是通用于各种辐射测量的，每一类仪器都有其 适用范围和相对适用范围，放射检测工作者必须对辐射 探测技术、测量仪器和被检测的辐射样品和辐射场所的 辐射性能有比较全面的了解，选择合适的测量仪器和评 价方法，才能得出正确的检测结果。
二、辐射探测器工作基本原理
气体探测器
电离室 脉冲电离室：记录单 个辐射粒子，主要用 于测量重带电粒子的 能量和强度。 电流电离室：记录大 量粒子平均效应，主
（四）核辐射探测器基本分类
气体探测器 闪烁探测器 半导体探测器 径迹探测器 中子探测器
（五）辐射探测器的基本特点
当前，辐射技术应用日益广泛，辐射种类越来越多。 辐射检测仪器也相应地不断增加。 但是，大多数检 测仪器的基本原理并未改变，只是在仪器性能、加工 工艺、仪器精度、仪器功能等方面不断改进。
对电压信号，它跟随辐射强度变化的响应时间主要决定于电
离室输出回路的时间常数R0C0值。
对t = 0时的阶跃变化，输出电压为：
V2 I1R0 R0(I2 I1 )(1 et / R0C0 )
一般需要5～7R0C0才能达到平衡。
（二）闪烁探测器
工作原理
闪烁探测器
原理：是利用射线照射在某些闪烁体上而使它发生闪光的 原理进行测量的仪器。它具有一个闪烁体，当射线进入其 中时产生闪光，然后用光电倍增管将闪光讯号放大、记录 下来。 用法：该探测器以其高灵敏度和高计数率的优点而被用作 测量α、β、γ辐射强度。由于它对不同能量的射线具有 很高的分辨率，所以又可作谱仪使用。通过能谱测量，鉴 别放射性核素，并且在适当的条件下，能够定量的分析几 种放射性核素的混合物。此外，这种仪器还能测量照射量 和吸收剂量。
但是，当入射粒子流强度增大时，饱和电压将提 高。一旦当入射粒子流强度大到使饱和电压超过
了原来选好的工作电压 V0时，电离室将不再工作
百度文库于饱和区，信号电流将比预期值小。即出现非线 性。
响应时间——反映当入射粒子流强度发生变化时，输出信号 的变化规律。
T就是累计电离室电流信号的响应时间对电流信号，其滞后 时间将最大为离子收集时间T。
根据射线与物质相互作用所致原子、分子的电离 和激发效应制成的。
通过测量射线在其中产生的脉冲数目、脉冲幅度 、平均电离电流或（和）累积的电荷总量等来确 定射线量。
辐射探测器工作基本原理要点
➢探测器的工作机制； ➢探测器的输出回路与输出信号； ➢探测器的主要性能指标； ➢探测器的典型应用。
（一）气体探测器
核辐射探测器概述
山东省卫生厅卫生监督所 刘兵
提要 一、核辐射探测器概述。 二、核辐射探测器工作原理。 三、核辐射探测器的应用。 四、放射诊疗检测概述。 五、放射诊疗检测技术特点与结果分析。
一、核辐射探测器概述
（一）什么是辐射探测器？
对于辐射是不能感知的，因此人们必须借助于辐 射探测器探测各种辐射，给出辐射的类型、强度(数 量)、能量及时间等特性。即对辐射进行测量。
气体探测器
气体探测器的特点： 探测器的灵敏体积大小和形状几乎不受限制； 没有辐射损伤或极易恢复； 经济可靠。
平板型电离室
高压 V0
外壳
灵敏
体积
C
绝缘子 高压极
K
收集极
保护极 G
RL 负载电阻
气体探测器
脉冲波形
➢ U (t ) Nez
0
t
Cd
-Nez/Cd
-Ne/C
➢U (t ) Ne Ee
辐射探测器的定义：利用辐射在气体、液体或固体中 引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行辐射 探测的器件称为辐射探测器。
（二）辐射探测器的发展历史
1927年，Wilson，发明云室； 1948年，Blackett，发展云室用于辐射研究； 1950年，Powell，发展核乳胶； 1960年，Glaser，发明气泡室； 1968年，Alvarez，发展气泡室； 1992年，Charpak，发明并发展多丝正比室。
电离室
原理：如果核辐射被电离室中的气体吸收，该气体将 发生电离。电离探测器即是通过收集射线在气体中产 生的电离电荷进行测量的。 仪器：常用的有电离室、正比计数管、盖革—弥勒计 数管（G-M管）。 用法：电离室是测量由电离作用而产生的电离电流， 适用于测量强放射性；正比计数管和盖革—弥勒计数 管则是测量由每一入射粒子引起电离作用而产生的脉 冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，这适合于 测量弱放射性。
G-M管的特点是：
制造简单、价格便宜、使用方便。灵敏度高、输出 电荷量大。
G-M管的缺点是：
死时间长，仅能用于计数。不能鉴别粒子的 类型和能量。
气体探测器
线性范围——一定工作电压下，输出信号的幅 度与入射粒子流强度的保持线性关系的范围 (一般用辐射强度的范围表示) 。
只要电离室工作在饱和区，则信号电流与入射粒 子流强度一定成正比关系，即线性关系。
C
Cw -U
气体探测器
正比计数器：脉冲幅度正比于入射粒子能量。
电场强度：
(r) U0 ln rc
r ra
-U0 rc
脉冲电压：
A Ne / C
2ra R
多丝正比计数器：具有很高的空间分辨和时间
分辨本领
圆柱型电离室 V0
K
C
G
RL
气体探测器
G-M计数管：记录粒子个数
G-M计数管 G-M计数管是由盖革(Geiger)和弥勒(Mueller) 发明的一种利用自持放电的气体电离探测器。
要用于测量X, g, b
和中子的强度或通量 。
-U0 d 阳极
++++++++ z
-------0 阴极
离子和电子在外加电场中的漂移
离子和电子除了与作热运动的气体分子碰撞而杂乱运动 和因空间分布不均匀造成的扩散运动外，还有由于外加 电场的作用沿电场方向定向漂移。
这种运动称为“漂移运动”，定向运动的速度为“漂移速 度”。
（三）辐射探测的基本过程
➢ 辐射粒子射入探测器的灵敏体积；
➢ 入射粒子通过电离、激发等效应而在探 测器中沉积能量； ➢ 探测器通过各种机制将沉积能量转换成 某种形式的输出信号。
（四）辐射探测的基本分类
按材料状态：气体、液体、固体探测器 按记录方式：收集电离电荷的探测器，如气体电离探测器、
半导体探测器； 收集退激荧光的探测器，如闪烁探测器、热释 光探测器； 显示离子集团径迹的探测器，如径迹探测器、 切伦科夫探测器等。
虽然辐射检测仪器的种类已比较多，但是，仍然没有 一台仪器是通用于各种辐射测量的，每一类仪器都有其 适用范围和相对适用范围，放射检测工作者必须对辐射 探测技术、测量仪器和被检测的辐射样品和辐射场所的 辐射性能有比较全面的了解，选择合适的测量仪器和评 价方法，才能得出正确的检测结果。
二、辐射探测器工作基本原理