脉冲探测器小结
脉冲探测器小结
对单个核辐射粒子(即使在测量时间内是多个粒 子入射,但粒子形成的脉冲彼此分开)进行探测 的探测器,称之为脉冲探测器 个入射的辐射粒子射到探测器的灵敏体积内就 有可能形成一个可以记录的信号,形成信号的概 率就是探测效率。输出脉冲的幅度、前沿、宽度 直接影响到探测器的能量分辨和时间特性
• 对单个核辐射粒子（即使在测量时间内是多个粒 子入射，但粒子形成的脉冲彼此分开）进行探测 的探测器，称之为脉冲探测器。 • 一个入射的辐射粒子射到探测器的灵敏体积内就 有可能形成一个可以记录的信号，形成信号的概 率就是探测效率。输出脉冲的幅度、前沿、宽度 直接影响到探测器的能量分辨和时间特性
探测效率 (全能峰)本征探测效率 记录下来的脉冲数(或全能峰内计数) 射入探测器灵敏体积的某种粒子数 源(峰)探测效率 记录下来的脉冲数(或全能峰内计数) 放射源发射的某种粒子数
一、探测效率 射入探测器灵敏体积的 某种粒子数 记录下来的脉冲数(或全能峰内计数) εi n (全能峰)本征探测效率 放射源发射的某种粒子 数 记录下来的脉冲数 (或全能峰内计数) εs 源(峰)探测效率
影响探测效率的因素 1.几何条件:立体角 2.物质减弱因子:探测器窗、空气等 源探测效率 3.作用概率 带电粒子100%,阻止本领大; 不带电粒子全能峰产生几率,反应截面大 与N、Z有关 4.记录效率:阈值、死时间等 本征探测效率
1. 几何条件：立体角 2. 物质减弱因子：探测器窗、空气等 3. 作用概率： 带电粒子 100%，阻止本领大； 不带电粒子 全能峰产生几率，反应截面大 与N、Z有关 4. 记录效率：阈值、死时间等 影响探测效率的因素 源 探 测 效 率 本 征 探 测 效 率
二、时间特性 A:分辨时间τ——能分辨开两个相继入射粒子间 的最小时间间隔。 主要取决于输出电压脉冲的宽度或死时间。 B:时间分辨本领—即由探测器输出电压脉冲来 确定入射粒子入射时刻的精度 主要由时滞的不确定性决定
A：分辨时间 ——能分辨开两个相继入射粒子间 的最小时间间隔。 主要取决于输出电压脉冲的宽度或死时间。 B：时间分辨本领——即由探测器输出电压脉冲来 确定入射粒子入射时刻的精度。 主要由时滞的不确定性决定。 二、时间特性
探测器的输出信号: I() Q=「(x)d/时间测量或高计数率通常采用小的 输出回路时间常数,输出电压脉冲保 留了电流脉冲的时间特性。分辨时间 (输出脉冲宽度)由探测器内电荷的 收集时间决定。时间分辨与此脉冲与 入射时刻的时滞的不确定性和该脉冲 1G0=0的上升时间的变化有关 RC<之 能量测量通常采用大的输 O/C max 出回路时间常数,输出电 RC压脉冲的宽度决定着探测 器的分辨时间,主要由输 出回路的时间常数决定 R C(a)输出电压脉冲与电流脉冲的关系 RC为输出回路时间常数,t 为电荷收集时间
I(t) V(t) V(t) t c Vmax=Q/C V(t)=RI(t) 输出电压脉冲与电流脉冲的关系 RC为输出回路时间常数，t c 为电荷收集时间 RC>tc t t t 探测器的输出信号： 能量测量通常采用大的输 出回路时间常数，输出电 压脉冲的宽度决定着探测 器的分辨时间，主要由输 出回路的时间常数决定。 时间测量或高计数率通常采用小的 输出回路时间常数，输出电压脉冲保 留了电流脉冲的时间特性。分辨时间 （输出脉冲宽度）由探测器内电荷的 收集时间决定。时间分辨与此脉冲与 入射时刻的时滞的不确定性和该脉冲 的上升时间的变化有关。 C I (t) R V(t) Q I(t)dt
种探测器时间性能比较: 探测器电荷收集时间(s)分辨时间*(s) 电子电离室 10 106~104 气体探测器 正比计数器 10 105 G-M计数管 106 104 半导体探测器PN结半导体探测器 109~107 10-8~106 P|N结探测器 10-8~107 107~106 闪烁探测器 无机闪烁探测器 107~105 106~104 有机闪烁探测器 109 108 分辨时间主要是输出电压脉冲的宽度(如果用于时间测量,可以更小些)或死时间决定 薄N结型半导体探测器和有机闪烁探测器的时间特性好,可用于时间测量
三种探测器时间性能比较： *分辨时间主要是输出电压脉冲的宽度（如果用于时间测量，可以更小些）或死时间决定。 薄PN结型半导体探测器和有机闪烁探测器的时间特性好，可用于时间测量。 探测器 电荷收集时间（s） 分辨时间*（s） 气体探测器 电子电离室 正比计数器 G-M计数管 ~10-6 ~10-6 ~10-6 10-6~10-4 10-5 10-4 半导体探测器 PN结半导体探测器 PIN结探测器 10-9~10-7 10-8~10-7 10-8~10-6 10-7~10-6 闪烁探测器 无机闪烁探测器 有机闪烁探测器 10-7~10-5 10-9 10-6~10-4 10-8
三、能量分辨率 绝对能量分辨率:△E 相对能量分辨率 △E△h = E h
三、能量分辨率 相对能量分辨率： E h E h 绝对能量分辨率： E
能量分辨率反映了谱仪对不同入射粒子能量的分辨能力。 E 发射谱 N 4.724.78 E(Mev) 闪烁探测器 测得的谱 4.75 E (Mev) 半导体探测 器测得的谱 4.724.75 E(Mev) 234U的α粒子能谱图
N N N t c 4.72 4.75 234U的α粒子能谱图 E（MeV） 发射谱 闪烁探测器 测得的谱 半导体探测 器测得的谱 E（MeV） E（MeV） 4.75 4.72 4.78 能量分辨率反映了谱仪对不同入射粒子能量的分辨能力。 n E
1.统计误差: 电荷数目统计涨落 倍增过程统计学 △E=△Nx=2353×W=2.355FE正比计数管 △E 2355|==2.355 7=2.35/F+0.68 E 300(闪烁) 闪烁探测器 30气体) 3(半导体) 1=236 1+
1．统计误差： 300( ) 30 闪烁 （气体） 3（半导体） 倍增过程统计学 闪烁探测器 0 2.355 2.355 E Fw n F E E η n F 0.68 2.355 1 1 1 1 2.36 p h 1 δ δ δ n T η 电荷数目统计涨落 E N w 2.355N w 2.355 FE0 w 正比计数管