一、核辐射探测器及其输出信号15核辐射探测器输出.PPT

核电子学与核仪器 覃国秀 qinguoxiu198201@163.com Tel: 核技术教研室 2009/04/14 上次课关键点 核辐射探测器信号的引出 引入 矩形脉冲信号 本堂课主要内容： 一、核辐射探测器及其输出信号 1.1核辐射探测器的要求和特点 1.2核辐射探测器的主要类别和输出信号 1.3核辐射探测器的基本性能 1.4核辐射探测器的输出电路 1.5核辐射探测器输出信号的数学模拟 二、核电子学中的噪声 2.1噪声对核测量的影响 2.2噪声的分类和噪声源 一、核辐射探测器及其输出信号 1.1核辐射探测器的要求和特点 核物理和粒子物理实验中，最基本的测量过程是 一、核辐射探测器及其输出信号 1.1核辐射探测器的要求和特点 核电子学所研究的是如何处理和分析核辐射探测器给出的信号。通常核辐射探测器的输出信号是一系列幅度大小不一、波形不尽一致、前后间隔疏密不匀出现的时间随机分布的电荷或电流脉冲。 由脉冲及相关参数所得到的信息 脉冲所携带的电荷量（入射粒子能量；能谱） 脉冲出现的准确时刻（粒子入射的准确时刻；时间谱） 单位时间内的脉冲数（入射粒子数；强度、剂量） 脉冲的形状（入射粒子类型） 一、核辐射探测器及其输出信号 1.1核辐射探测器的要求和特点 核辐射测量中，最基本的特点是它的统计性，因为在核辐射探测器中，射线与物质相互作用的过程是随机的，且核衰变过程也是也是以一定的概率性来表现的；所以，必须对大量事物的统计规律作出相应的处理和分析。 核电子学信号的特点 随机性（时间、幅度） 信号弱，但跨度大（ μV~几十伏） 速度快 一、核辐射探测器及其输出信号 1.2核辐射探测器的主要类别和输出信号 核辐射探测器的分类 给出信号（电信号与非电信号） 电信号： 气体探测器（气体电离室，正比计数器，G-M管等） 半导体探测器（ P-N结、PIN结、高纯锗等） 闪烁体探测器（=闪烁体+光电倍增管） 一、核辐射探测器及其输出信号 1.2核辐射探测器的主要类别和输出信号 (1)核辐射探测器实质上就是一个能量-电荷转换器，用于把抽象的核辐射信息转换成具体的电信号； (2)对核辐射信息的处理实际上就是对探测器输出信号的处理，从探测器输出信号中提取出核辐射信息，并转换成相应的物理量； (3)核辐射探测器通常可以看成是一个电流源； (4)不同的探测器，其能量-电荷转换过程及持续时间是不同的，输出信号各有其特点，需采用不同的处理方法或手段。 一、核辐射探测器及其输出信号 1.2核辐射探测器的主要类别和输出信号 气体探测器 入射粒子在电离室中引起电离，电子、离子漂移形成电流；当外加电压升高时，探测器工作于正比区，就成为正比计数器；当气体放大倍数随电压急剧上升，电子雪崩持续发展成自激放电，则成为G-M计数器。 总电子-离子对数： 相应电荷量： 一、核辐射探测器及其输出信号 1.2核辐射探测器的主要类别和输出信号 气体探测器 电流信号i(t)的时间持续过 程，主要与电子和离子的 漂移速度有关。通常，在 电离室中电子漂移速度较 快，约微秒量级，而离子 漂移速度慢得多，约毫秒 量级。 一、核辐射探测器及其输出信号 1.2核辐射探测器的主要类别和输出信号 半导体探测器 常用的半导体探测器包括金硅面垒探测器、Ge(Li)和Si(Li)探测器、高纯锗探测器等，它们都是以半导体材料为探测介质，具有能量分辨率高，线性范围宽等优点。 一、核辐射探测器及其输出信号 1.2核辐射探测器的主要类别和输出信号 闪烁体探测器 当射线入射到闪烁晶体时，先使闪烁体中的分子或原子激发，然后退激时发出荧光，此光脉冲射到光电倍增管的光阴极上转换成光电子，通过管内逐级倍增，最后在阳极上收集成为电流脉冲i(t)。 一、核辐射探测器及其输出信号 1.2核辐射探测器的主要类别和输出信号 对三种主要探测器的分析可得出如下结论： (1)核辐射探测器都能产生相应的输出电流i(t)，在电路分析时，可把它等效为电流源； (2)该输出电流i(t)具有一定形状，具有一定时间特性，所以可用于时间分析； (3)如在输出电容上取积分电压信号Vc(t)，则Vc(t)正比于E，可做射线能量测量。 一、核辐射探测器及其输出信号 1.3核辐射探测器的基本性能 探测效率 探测器测到的粒子数与此时实际入射到探测器中的该种粒子总数的比值。 输出幅度大小 一、核辐射探测器及其输出信号 1.3核辐射探测器的基本性能 分辨率