第七章_气体探测器要点.ppt

第七章 气体探测器 多核素分析用的西安加速器质谱仪系统 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 根据测得的电离电流可以 确定粒子束或源的强度。 用饱和电流曲线表示电 流电离室的工作特性； 影响饱和特性的因素： 射线的种类和强度； 充气的种类和纯度； 电离室的结构等。 八、电流电离室 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 电流电离室的主要性能： （1）饱和特性：饱和电流: （2）灵敏度： 能量响应：灵敏度随辐照粒子能量的变化。 影响探测器灵敏度的因素有很多：如粒子种类、能量、电离室窗结构工作气体阻止本领和W值等。 （4）线性范围：指电离室输出电流（或电压）随入射粒子流强（注量率）保持线性关系的范围。 （5）时间响应特性（T+）：电流电离室输出信号包含了电子和离子漂移的贡献，辐射强度变化时，电流信号存在滞后现象。离子收集时间（T+）就是电流电离室电流信号的响应时间。 八、电流电离室 束流恒定时，I0为直流，测强度。 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 电离室的大小和形状，室壁和电极的材料以及所充的气体成分、压强都要根据辐射的性质、实验的要求来确定。 例如测量α粒子能量的电离室，须要足够大的容积和气压，以便使α粒子的径迹都落在灵敏区内。 对γ射线强度作相对测量时，为了提高灵敏度，室壁材料宜用高原子序数的金属，其厚度略大于室壁中次级电子的射程。 作绝对γ剂量测量时，须用与空气或生物组织等价的材料作电极和室壁。 八、电流电离室 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 气体探测器工作于正比区时，在离子收集的过程中将出现气体放大现象，即被加速的原电离电子在电离碰撞中逐次倍增而形成电子的雪崩。于是，在收集电极上感生的脉冲幅度Vm是原电离感生的脉冲幅度的A 倍，即 式中：A为气体放大倍数；N 为辐射在灵敏体积内产生的初始的离子对数；E为辐射在灵敏区内损失的能量；W为所充气体的平均电离能。 7.4 正比计数器 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 正比计数器一般为圆柱形结构 -U0 2ra rc R 7.4 正比计数器 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 正比计数管的主要优点有： 1）输出脉冲幅度较大：约比电离室脉冲大102－104 倍，因此不必用高增益的放大器。 2）灵敏度较高：对于电离室，原电离数目必须大于 2000对左右才能分辨出来，而正比计数器原则上 只要有一对离子就可被分辨。因此，正比计数器 适合于探测低能或低比电离的粒子，如软β、γ 和X射线以及高能快速粒子等。探测下限可达 250eV。 3）输出信号噪声比大，具有很强甄别能力，可在强 γ本底下测量中子或在强β本底下测量α粒子 7.4 正比计数器 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 4）与G－M计数器相比，正比计数器的脉冲宽度 窄，可作快速计数；寿命较长； 可根据不同的探测对象充气，如探测热中子时充BF3气体，探测快中子时充H2、CH4和3He气体，探测X射线时充Kr或Xe气等(?) 。此外，正比计数器还能用于粒子鉴别，以及作为低水平测量的探测器和位置灵敏探测器等。 正比计数器的主要缺点是脉冲幅度随工作电压变化较大，且容易受外来电磁干扰，因此，对电源的稳定度要求也较高（≤0.1%）。 7.4 正比计数器 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 7.4 正比计数器 正比计数器性能： 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 7.4 正比计数器 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 正比计数器常工作在脉冲方式，既可以测量核辐射注量率，又可以测量入射核辐射的能量。 常用的正比计数器有以下几种： 流气式正比计数器： 通过工作气体在计数管中低速流动来保持适当工作气体气压的计数器。正比计数器的工作气体通常是一些多原子分子气体，它们在气体放大过程中会分解而改变工作气体成分，使计数器性能变坏。为了避免这种影响，可以让新的气体连续不断地流过计数管的灵敏体积，以保持体成分不变 流气式正比计数器主要用于精确的放射性测量。 7.4 正比计数器 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 7.4 正比计数器 西安交通大学核科学与技术学院 (2011.05) 低能X射线正比计数器主要特点是具有低Z材料做成的入射窗，常用的窗材料