核辐射探测器概述

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。
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。
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
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
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
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。
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”。
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。
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
ห้องสมุดไป่ตู้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
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。
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。
（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。
（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。
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。
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