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9探测系统08课件.ppt

发布:2017-04-18约3.42千字共64页下载文档
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§ 9.1 粒子探测系统 § 9.2 粒子探测器的输出回路 § 9.3 计数测量 § 9.4 能量测量 ;§ 9.1 粒子探测系统;一、脉冲计数系统;3)放大器 放大倍数10-10000可调 闪烁计数器和G-M计数器: 10-100倍 半导体探测器: 1000倍 电离室: 10000倍 4)甄别器 幅度甄别器:让超过一定幅度的脉冲通过,有输出,去除幅度小的噪声本底和一些幅度小的不想要的粒子。 脉冲形状甄别器:利用不同粒子在探测器中产生的脉冲幅度相同,但是脉冲形状不同来甄别。如 ?粒子质量大,脉冲上升时间慢,?粒子质量小,脉冲上升时间快,利用脉冲形状不同来选择所要的粒子。又如,利用?、中子脉冲形状不同,在强 ?本底下探测中子。;5)定标器 预置时间,记录一定时间内的脉冲数目。 6)高低压电源 探测器高压供电和电子学仪器低压供电 要求: (1)最高(和最低)电压及其正负特性特性; (2)电源可供的最大电流; (3)对温度和电网电压变化引起的长时间漂移的调整率; (4)消除电网频率波动或其它低频噪声的滤波的程度。;二、脉冲幅度分析系统;2)脉冲幅度谱 积分谱:定义幅度超过某个阈值的计数。连续改变阈值,测量不同阈值时幅度超过该阈值的脉冲计数所得到的分布谱线。 微分谱:定义幅度位于某一范围A0 到A0+?A的计数。连续改变阈值A0 ,道宽 ?A不变,所得到的分布谱线。微分谱直接显示入射粒子的各种能量。对于单一能量的入射带电粒子只有一个峰。 测量方法:用单道测量微分谱,一次只能测一道的计数;用多道测量,一次同时测量所有道的计数。 对仪器要求:前置级、放大器、幅度分析器的线性好,高压电源稳定以保证整个脉冲幅度分析系统工作稳定。;单道脉冲幅度分析器;三、符合测量系统; 符合测量; 偶然符合计数率;反符合: 与符合相反,反符合是利用反符合电路来消除符合事 件的脉冲。输入两个同时事件,反符合电路没有输出。 可应用于消除同时发生的无关事件,如减少本底、减 少噪声等。; 瞬时符合谱和偶然符合谱;延迟符合:有些相关事件不同时发生,而是继第一事件发生之后,经过一段固定时间延迟才发生第二事件。主要用于进行核与粒子的寿命测量和其他具有时间间隔的事件的测量。 快慢符合:除了考虑事件的时间关联外还要根据能量的大小对事件进行判选,通常时间选择由快符合电路担任,能量判选由慢符合电路完成。;例1:MWPC效率测量系统;例2、MWPC时间测量系统;§ 9.2 粒子探测器的输出回路;探测器可看作是一个电流源:能量?电荷?电流脉冲 其形式取决于探测器的工作机制。 1、电离室的电流脉冲: 一般情况下,μ-约为μ+的 103倍,所以电子电流脉冲比 正离子电流脉冲高103倍。;2、正比计数管的电流脉冲: 1)圆柱形正比管的电场分布: 2)电流脉冲主要 是重离子贡献: 3)数量级估算: 设:;3、MWPC的电流脉冲 1)丝室的电场分布: 2)离子在阳极丝附近(rs)运动时,在阳极丝输出回路形成的电流脉冲幅度按1/t关系衰减;当离子进入均匀电场区(y?s)运动时,阳极丝回路的电流以恒定值持续到离子漂移到阴极。 3)典型值:;4、闪烁计数器的输出电流脉冲;;电压脉冲波形由RC回路的充放电时间常数RC和闪烁体发光衰减时间?决定。 电压脉冲达到最大值的时间tm: 最大电压脉冲Um: ;几点结论;二、前置放大器;2、电流灵敏放大器;3、电荷灵敏放大器;§ 9.3 计数测量;1、几何效率;2、边界效率;散射效应:探测器和窗材料的密度和原子序数越小,入射粒子能量越大,散射效应就越小。因此也要选择密度和原子序数小的材料做窗。 电子的散射效应较突出。如靠近蒽晶体表明的?粒子约有8%因散射而逃出晶体,而NaI(Tl)因原子序数大则有80-90%逃出。所以往往用有机闪烁体和硅半导体探测器探测电子。实际工作中为了减少散射的影响,还可以把探测器做成井型,源夹在中间。 对准直的?和?射线 对质子、?粒子等重带电粒子只要(d1+d2)小于它们的射程,就可以使边界效率达到100%。;?射线由于窗吸收造成的边界效率;3、物理效率;气体探测器的?探测效率;4、电效率;二、坪特性;2、效率坪曲线:;效率坪曲线 ;三、计数率线性和分辨时间的影响;分辨时间与计数率有如下关系式: ;四、计数探测器的选择 ;§ 9.4 能量测量 ;能量刻度:用几种已知能量的放射源测量能量与脉冲幅度(以全能峰峰位代表)之间的关系作能量刻度线。 选择单能且寿命较长的源作能量刻度。 ;能量刻度常用的?射线源;二、能量分辨率;能量分辨率的物理意义 能谱仪的能量分辨率越小越好,表示能谱仪能分开不同能量粒子的本领。 实际测量的能量分辨率包括探
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