輻射探測器的原理
?
輻射探測器原理
檢測輻射的方法有兩種:一種是利用輻射效應(yīng)使氣體分子電離,另一種是利用物質(zhì)(主要是固體和液體)中電子的激發(fā)(fā)效應(yīng)。
前者稱為氣體探測器,后者稱為閃爍探測器。
1. 氣體檢測儀
在氣體檢測器中,檢測器充滿惰性氣體或空氣等氣體,當輻射穿過這種氣體時,分子被電離,產(chǎn)(chǎn)生正離子和電子。氣體分子的電離用于測量輻射量。期望檢測器包括電離室、GM計數(shù)(shù)器、正比計數(shù)(shù)器等類型。
電離室
在電離室中,正離子和電子被吸引到電極上并轉(zhuǎn)換成電信號進行測量。由于被放射線的能量電離的正離子和電子的數(shù)(shù)量直接變成電信號,因此可以獲得幾乎與放射線的能量成比例的信號強度。換句話說,可以掌握放射線的能量。但缺點是由于直接觀察電離,因此靈敏度較低。
GM計數(shù)(shù)管
GM計數(shù)(shù)管與電離室一樣充滿氣體,但通過在電極之間施加高電壓,電離產(chǎn)(chǎn)生的電子高速移動,進一步電離其他氣體分子。這將確保您獲得強勁的信號。
結(jié)果,一次電離導(dǎo)致電極之間產(chǎn)(chǎn)生一個脈沖。可以獲得很強的信號,但缺點是信號是脈沖,因此無法獲得有關(guān)輻射能量的信息。
在充滿正比反相氣體的檢測器中,如果適當調(diào)節(jié)(jié)電極間施加的電壓,其他氣體分子在輻射電離后也發(fā)(fā)生電離,得到強信號,在這些條件下執(zhí)(zhí)行測量的類型是正比計數(shù)(shù)器。
2. 閃爍探測器
閃爍探測器利用一種稱為“激發(fā)(fā)”的效應(yīng),其中輻射為核周圍軌道上的電子提供能量,然后電子移動到外軌道。設(shè)備的一個示例是閃爍測量儀。
受輻射激發(fā)(fā)后發(fā)(fā)光的物質(zhì)稱為閃爍體。碘化鈉(NaI)晶體用作固體晶體閃爍體。當輻射被閃爍體吸收時,原子由于電子激發(fā)(fā)而變得不穩(wěn)(wěn)定,然后恢復(fù)到原來的穩(wěn)(wěn)定狀態(tài)(tài)。此時,原子以光的形式發(fā)(fā)射能量。
這種微弱的光(光子)被光電倍增管放大并轉(zhuǎn)換成電流進行測量。由于發(fā)(fā)射的光子數(shù)(shù)量與輻射的能量成正比,因此可以使用閃爍探測器獲知輻射的能量。
NaI 晶體具有吸濕性,因此將它們密封以防止其與空氣接觸。另一方面,設(shè)置入口窗作為輻射進入的地方。入射窗由非常薄的低原子序數(shù)(shù)金屬制成,例如厚度約為100μm的鈹或鋁。