辐射物理与辐射探测技术II

辐射物理与辐射探测技术II —读书报告

姓名：XX

学号：XXXX

专业：XXXX

学院：XXXXXX

2015年12月

辐射指的是能量以电磁波或粒子（如α粒子、β粒子等）的形式向外扩散。一般可依其能量的高低及电离物质的能力分类为电离辐射或非电离辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。电离辐射具有足够的能量可以将原子或分子电离化，非电离辐射则否。辐射活性物质是指可放射出电离辐射之物质。电离辐射主要有三种：α、β及γ辐射（或称射线）。

电离辐射是拥有足够高能量的辐射，可以把原子电离。一般而言，电离是指电子被电离辐射从电子壳层中击出，使原子带正电。由于细胞由原子组成，电离作用可以引致癌症。一个细胞大约由数万亿个原子组成。电离辐射引致癌症的几率取决于辐射剂量率及接受辐射生物之感应性。α、β、γ辐射及中子辐射均可以加速至足够高能量电离原子。

非电离辐射的能量较电离辐射弱。非电离辐射不会电离物质，而会改变分子或原子之旋转，振动或价层电子轨态。非电离辐射对生物活组织的影响被研究的时间并不长。不同的非电离辐射可产生不同之生物学作用。

辐射探测器是用以对核辐射和粒子的微观现象进行观察和研究的传感器件、装臵或材料。辐射探测器的工作原理基于粒子与物质的相互作用。用以对核辐射和粒子的微观现象进行观察和研究的传感器件、装臵或材料。当粒子通过某种物质时，这种物质就吸收其一部或全部能量而产生电离或激发作用。如果粒子是带电的，其电磁场与物质中原子的轨道电子直接相互作用。如果是γ射线或 X射线，则

先经过一些中间过程，产生光电效应、康普顿效应或电子对，把能量部分或全部传给物质的轨道电子,再产生电离或激发。对于不带电的中性粒子，例如中子，则是通过核反应产生带电粒子，然后造成电离或激发。辐射探测器就是用适当的探测介质作为与粒子作用的物质，将粒子在探测介质中产生的电离或激发,转变为各种形式的直接或间接可为人们感官所能接受的信息。

辐射探测器给出信息的方式，主要分为两类：一类是粒子入射到探测器后，经过一定的处臵才给出为人们感官所能接受的信息。例如，各种粒子径迹探测器，一般经过照相、显影或化学腐蚀等过程。还有热释光探测器、光致发光探测器，则经过热或光激发才能给出与被照射量有关的光输出。这一类探测器基本上不属于核电子学的研究范围。另一类探测器接收到入射粒子后，立即给出相应的电信号，经过电子线路放大、处理，就可以进行记录和分析。这第二类可称之为电探测器。电探测器是应用最广泛的辐射探测器。这一类探测器的问世，导致了核电子学这一新的分支学科的出现和发展。

辐射探测器的主要性能是探测效率、分辨率、线性响应、粒子鉴别能力。将辐射能转换为可测信号的器件。探测器的基本原理是，辐射和探测介质中的粒子相互作用，将能量全部或部分传给介质中的粒子，在一定的外界条件下，引起宏观可测的反应。对于光学波段，辐射可以看作光子束，光子的能量传给介质中的电子，产生所谓光子事件，辐射能转变为热能（如热电偶）、电能（如光电流和光电压）、化学能（感光乳胶中银颗粒的生成），或者另一种波长的辐射（荧光

效应）。根据这些能量和辐射，设计各种不同器件，以测量天体的辐射能量。

常用的辐射探测器按探测介质类型及作用机制主要分为：气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器。

气体探测器是以气体为工作介质，由入射粒子在其中产生的电离效应引起输出电信号的探测器。由于产生信号的工作机制不同，气体电离探测器主要有电离室、正比计数器、G-M计数器等类型。它们均有各自的特点以及相应的适用领域。核辐射引起气体的电离：入射带电粒子通过气体介质时，使气体分子、原子电离和激发，并在通过的路径周围生成大量离子对。气体探测器的工作介质为气体，工作气体充满电离室内部空间；需要保证气体的成分和压力，所以一般电离室均需要一个密封外壳将电极系统包起来。工作气体有确定的组成，一般为氩气(Ar)加少量多原子分子气体CH4。气体电离探测器主要有电离室、正比计数器、G-M计数器等类型[1]。

利用辐射在某些物质中产生的闪光，产生荧光光子来探测电离辐射的探测器。闪烁探测器可用来测量入射粒子的能量。闪烁探测器的工作过程：辐射射入闪烁体使闪烁体原子电离或激发，受激原子退激而发出波长在可见光波段的荧光；荧光光子被收集到光电倍增管(PMT)的光阴极，通过光电效应打出光电子；电子运动并倍增，并在阳极输出回路输出信号。

闪烁体分为无机闪烁体、有机闪烁体、气体闪烁体等。

半导体探测器的基本原理是带电粒子在半导体探测器的灵敏体

积内产生电子－空穴对，电子－空穴对在外电场的作用下漂移而输出信号。我们把气体探测器中的电子－离子对、闪烁探测器中被 PMT 第一打拿极收集的电子及半导体探测器中的电子－空穴对统称为探测器的信息载流子。产生每个信息载流子的平均能量分别为30eV(气体探测器)，300eV(闪烁探测器)和3eV(半导体探测器)[2]。

半导体探测器的特点：能量分辨率最佳； 射线探测效率较高，可与闪烁探测器相比。

常用半导体探测器有：P-N结型半导体探测器、锂漂移型半导体探测器；高纯锗半导体探测器。

新的辐射探测技术将传统的G-M 技术与其他技术相结合，现在正在设计能够野外使用的这种结合技术的装备。如加拿大 SAIC 开发公司生产的 GR-135型辐射探测器就是一种 G-M 技术结合了其他多探测器技术的辐射探测装臵。美国 Canberra 公司的InSpector 1000 多功能数字化γ谱仪，将 NaI 闪烁探测器与 G-M 技术管相结合的仪器，实现了现场定量测量，并能快速判别放射性种类。使用超薄（小于 1μm）硅片层的固体技术被开发用于追踪α辐射和β辐射。该技术最终有可能取代传统的 G-M 技术或 NaI 闪烁探测器技术。新的个人剂量监测仪比热释光片灵敏 50 倍以上，比老式胶片剂量计灵敏 200 倍。能将辐射数据直接下载到网络，使指挥部门能更快速掌握情况。

欧洲和北美的公司和政府注入了大量的研究发展资金，开发研制了多种类型的放射性探测仪器，用于装备部队使用，改善部队迅速应