YAP：Ce闪烁探测器γ射线能量响应研究

γ射线能谱测量

γ射线能谱测量 ——物理0805 乔英杰u200810200 王振宇u200810256 实验背景：19世纪下半叶，物理学家对X射线和阴极射线进行了大量的研究，导致了放射性、电子以及α、β、γ射线的发现，这些射线的发现同时也为原子科学的发展奠定了基础。 自20世纪进入原子能时代，科学家对射线进行了更进一步的研究，射线在科学技术中开始渗透，根据γ射线具有波长短、能量高、穿透能力强和对细胞有很强的杀伤力的特性，γ射线的应用也成了一门新兴产业，现在它已经应用到了国民经济和社会生活的各个领域，特别是在工农业、医疗卫生和生物学方面取得了巨大的成果和效益，为科学技术和人类历史的进程起了巨大而深刻的影响。 目前γ射线的应用正在蓬勃快速的发展，应用领域仍在不断拓宽，它以低能耗、无污染、无残留、安全卫生等优点，深受众多行业的青睐，可是，其危害性也不容忽视。我们需要对γ射线深入了解，才能在降低其危害性的同时让其更好的为我们服务。本实验采用闪烁探测器和多道脉冲幅度分析器对γ射线的能量分布谱进行测量，以便我们了解用闪烁探测器测量γ射线的方法，学会分析能谱的特征及其影响因素。 实验原理： 1、闪烁探测器工作原理：闪烁探测器探测γ射线时，γ光子与物质作用不直接产生电离，而是发生光电效应、康普顿效应、电子对效应，闪烁体的原子、分子、电离或激发的作用来自三种效应所产生的次级电子。这样，我们就得到了对应于γ射线能量强度的电信号。之后，光电倍增管将所得电信号放大（倍增管阴极与阳极之间有十余个打那级，每个打那级均发生电子的倍增现象），其阳极最后收集电子的电极，与射级跟随器电路相连，使收集到的电子流以电压脉冲的方式输出。 2、γ闪烁能谱仪的工作原理：如下图（1）所示，整个仪器的信号传递大致是：由γ射线放射源放出的γ射线被闪烁探测器接受并转换为电压脉冲，前置放大器和脉冲放大器对探测器输出的电压脉冲进行放大，最后这些脉冲被多道分析器采集、处理。 多道分析器的到是指在分析器中存在的记录不同高度脉冲的位置。我们在试验中采用的是1024道分析器，即将脉冲电压范围分成1024份，然后计算机记录探测器输出的脉冲落在每份范围上的数目。

伽马射线的吸收实验报告

(3 ) 实验3：伽马射线的吸收 实验目的 1 ? 了解 射线在物质中的吸收规律。 2。测量 射线在不同物质中的吸收系数。 3?学习正确安排实验条件的方法。 内容 1. 选择良好的实验条件,测量 60 Co （或 137 CS)的 射线在一组吸收片（铅、 铜、或铝) 中的吸收曲线，并由半吸收厚度定出线性吸收系数。 2. 用最小二乘直线拟合的方法求线性吸收系数。 原理 1.窄束射线在物质中的衰减规律 射线与物质发生相互作用时，主要有三种效应：光电效应、康普顿效应 和电子对效应（当 射线能量大于1.02MeV 时，才有可能产生电子对效应）。 准直成平行束的 射线，通常称为窄束 射线。单能的窄束 射线在穿过物质时， 其强度就会减弱，这种现象称为 射线的吸收。 射线强度的衰减服从指数规律，即 =1 性吸收系数(P= σr N ，单位为Cm ）。显然μ的大小反映了物质吸收 Y 射线能力的 大小。 由于在相同的实验条件下, 某一时刻的计数率 n 总是与该时刻的 射线强度I 成正 比，因此I 与X 的关系也可以用 n 与X 的关系来代替。由式我们可以得到 —X n = n °e （2 ) 可见，如果在半对数坐标纸上绘制吸收曲线，那末这条吸收曲线就是一条直线，该直 线的斜率的绝对值就是线性吸收系数 J . r NX I o e ∣°e'x 其中∣o ,∣分别是穿过物质前、后的 射线强度，X 是射线穿过的物质的厚度（单位 为cm ）, σr 是三种效应截面之和, N 是吸收物质单位体积中的原子数, J 是物质的线 In n=l n n °- J X

10 计 ?104 専 ,LO3 IO1 厚反。K 图1 γ???S??X 由于射线与物质相互作用的三种效应的截面都是随入射射线的能量E和吸收物质的原子序数Z而变化，因此单能射线的线性吸收系数是物质的原子序数 Z和能量E L f的函数. 式中^Ph、％、”p分别为光电、康普顿、电子对效应的线性吸收系数。其中 物质对射线的吸收系数也可以用质量吸收系数^m来表示。

经典闪烁体探测器原理.docx

闪烁体探测器原理 闪烁体探测器（Scintillation Detector ）是利用电离辐射在某些物质中产生的闪光来进行探测的，也是目前应用最多、最广泛的电离辐射探测器之一。 入射辐射射入闪烁体并在闪烁体中损耗能量，引起闪烁体原子的电离和激发，受激电子会激发出可见光； 光子经过光传输过程打在光电倍增管光阴级上发生光电效应产生光电子； 光电子的光电倍增管内倍增，最后电子经阳级进入信号处理电路，形成电脉冲信号，被电子学仪器记录下来。 1K PL qeME Q neME U C h C C εν= ==， 1K PL q N n h E εν==式中，是入射粒子单位能量产生的光电子数。

（4）光阴极吸收光子发射光电子。光电转换率为ε，从阴极到倍增系统中的第一打拿极的传输系数为q ，则光阴极发射并到达第一打拿极的光电子数为'N qR ε=。 （5）光电子在倍增管中倍增，最后到阳极形成电压脉冲。设光电的倍增系数为M ，则在输出端得到MN 个电子，相应的脉冲电荷Q=Emn ，如果它们被全部输出到电容C 收集，则形成一个电压脉冲U 。 （6）这个脉冲通过成形后由射极跟随器或前置放大器输出，被电子学仪器分析记录。 闪烁体探测器的输出脉冲的幅度与入射粒子能量成正比，选择光产额（一定数量的入射粒子所能产生的光子数）大的晶体，提高光收集系数L （要求闪烁体的发射光谱和吸收光谱的重合部分尽量少，同时为减少在闪烁体和倍增管界面上光的损失，常在它们中间加光导或光耦合剂），提高光阴极的光电转换效率ε、电子传输系数q 和光电倍增管的放大倍数M ，都可以使脉冲幅度增大。 闪烁体基本特性 1．发光效率 表征闪烁体将吸收的粒子能量转化为光的本领。常用光输出强度和能量转换效率来表示。光输出强度S 定义：在一次闪烁过程中产生的光子数目R 和带点粒子在闪烁体内损失的能量之比。 ()/'R S MeV E = 光子数 能量转换效率P 定义：在一次闪烁过程中产生的光子总能量和带电粒子损失的能量之比。 ()00' Rh P Sh E νν==

闪烁探测器实验报告及数据处理

深圳大学实验报告课程名称：近代物理实验 实验名称：γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定学院：物理科学与技术学院 专业：物理学班级：08 指导教师：陈羽 报告人：学号： 实验地点S223 实验时间： 实验报告提交时间：

一、实验目的： 1、了解γ射线与物质相互作用的特性。 2、了解窄束γ射线在物质中的吸收规律，测量其在不同物质中的吸收系数。 二．实验内容： 1、测量137Cs的γ射线（取0.661MeV光电峰）在一组吸收片（铅、铝）中的吸收曲线， 并用最小二乘原理拟合求线性吸收系数。 2、测量60Co的γ射线（取1.17、1.33MeV光电峰或1.25MeV综合峰）在一组吸收片 （铅、铝）中的吸收曲线，并用最小二乘原理拟合求线性吸收系数。 3、根据已知一定放射源对一定材料的吸收系数来测量该材料的厚度。 三、实验原理： 1、γ吸收装置原理 做γ射线吸收实验的一般做法是如上图（a）所示，在源和探测器之间用中间有小圆孔的铅砖作准直器。吸收片放在准直器中间,前部分铅砖对源进行准直；后部分铅砖则滤去γ射线穿过吸收片时因发生康普顿散射而偏转一定角度的那一部分射线。这样的装置体积比较大，且由于吸收片前后两个长准直器使放射源与探测器的距离较远，因此放射源的源强需在毫居里量级。但它的窄束性、单能性较好，因此只需闪烁计数器记录。 本实验中，在γ源的源强约2微居里的情况下，由于专门设计了源准直孔（φ 3 12mm），基本达到使γ射线垂直出射；而由于探测器前有留有一狭缝的挡板，更主 要由于用多道脉冲分析器测γ能谱，就可起到去除γ射线与吸收片产生康普顿散射影响的作用。因此，实验装置就可如上图（b）所示，这样的实验装置在轻巧性、直观性及放射防护方面有前者无法比拟的优点。 2、γ射线的三种基本作用 （1）光子(γ射线)会与下列带电体发生相互作用： ①被束缚在原子中的电子； ②自由电子(单个电子)； ③库仑场(核或电子的)； ④核子(单个核子或整个核)。 （2）这些类型的相互作用可以导致下列三种效应中的一种： ①光子的完全吸收；②弹性散射；③非弹性散射。 从理论上讲，γ射线可能的吸收和散射有12种过程，但在从约10KeV到约10MeV 范围内，大部分相互作用产生下列过程中的一种：

用Si光电二极管标定软X射线探测器_曹继红

第12卷　第1期2004年2月 光学精密工程 Optics and Precis ion E ngineering Vol.12　No.1 Jan.2004 文章编号　1004-924X(2004)01-0118-04 用Si光电二极管标定软X射线探测器 曹继红,尼启良,陈　波 (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033) 摘要:为了实现软X射线波段光源相对光谱分布的测量,引进了一种利用新型软X射线波段传递标准探测器—Si光电二极管对软X射线探测器进行标定。标定了软X射线波段光谱测量实验中常用的探测器—通道电子倍增器在放大电压为1.3kV时的量子效率,并对实验结果进行了分析,得出在8～30n m波段内探测器标定误差为5.7%～8.9%。 关　键　词:软X射线探测器;软X射线;硅光电二极管;标定;量子效率 中图分类号:TN366 文献标识码:A Calibration of soft X-ray detector C AO Ji-hong,NI Qi-liang,CHE N Bo (Changchun Institute of Optics,Fine Me chanics&Physics, Chinese A cademy of Scienc es,Changc hun130033,China) A bstract:In order to measure the r elative spectrum distribution of soft X-ray source,it is proposed to calibrate the channel electr on multiplier(CE M)using a silic on transfer standard photodiode calibrated by NIST.The quantum effi-ciency of the CE M has been determined using the calibration method proposed while CE M was biased to1.3kV.The analysis of calibration results indicates that the calibration error of CE M is11%～17%in the8～30nm region. Key words:soft X-ray detector;soft X-ray;silicon photodiode;detector calibration;quantum efficienc y 1　引　言 实验室经常需要测量软X光源的绝对或相对光谱分布,并对其光谱特性进行研究。在过去的十几年里,这种要求在基础和应用研究方面更是与日俱增。如医学领域,由于只有某个波段的X 射线能治疗肿瘤,就必须知道X射线源是否在这个波段有最大的辐射强度。然而,在实际光谱测量中,单色仪、探测器在不同的波段对光源的辐射有不同的响应效率,未经标定的测量系统的测量结果不能反映光源光谱辐射的真实情形,所以需要对单色仪、探测器在不同波段的响应效率进行标定。标定软X射线探测器的传统方法是利用同步辐射、稀有气体电离室或壁稳氩弧灯等标准(或传递标准)仪器进行标定,而本文则是利用一种新型的传递标准探测器—Si光电二极管对软X 射线探测器进行标定。虽然Si光电二极管在可见光和红外线等波段已得到广泛应用,但在软X射线波段的使用在国内尚无先例。 收稿日期:2003-11-22;修订日期:2003-12-04. 基金项目:国家重点基金项目(No.10333010)

各类探探测器优劣比较

三大类探测器比较（闪烁体、半导体、电离室） （闪烁体）碘化钠探头：他的激活剂是(TI)，对γ射线，当能量大于150keV时响应是线性的；对质子和电子，线性响应范围很宽，光输出和能量的关系接近通过原点的直线，仅在能量低于几百keV（对电子）和（1~2）MeV（对质子）时才偏离直线；对α粒子，能量大于4~5MeV后近似线性，但其直线部分延长不过原点。因此测量α粒子（或其他重粒子）时，比须进行能量校准。NaI(TI)烁体的主要优点是密度大，原子序数高，因而对γ射线探测效率高。另外它的发光效率高，因而能量分辨率也较好。它的缺点是容易潮解，因此使用必须密封。 碘化铯探头：CsI(TI)碘化铯是另一种碱金属卤化物，作为闪烁体材料常用铊或纳作激活剂。铊的能量线性与碘化钠的接近，能量分辨率比碘化钠的差一些。碘化铯的密度和平均原子序数比碘化钠更大，因此对γ射线的探测效率也更高。与碘化钠相比，碘化铯的机械强度大，易于加工成薄片或做成极薄的蒸发薄膜。此外，它不易潮解，也不易氧化。但若暴露在水或高湿度环境中它也会变质。碘化铯的主要缺点是光输出比较低，原材料价格较贵。 锗酸铋探头：与碘化钠（TI）同体积时，探测效率比碘化钠的高的多。对0.511MeV γ光子，与NaI(TI)、CsF、和Ge半导体、塑料闪烁体相比，锗酸铋(BGO)有最大的效率和最好的信噪比。BGO主要用于探测低能x射线、高能γ射线以及高能电子。在低能区（<<0.5MeV）的能量分辨率比碘化钠的差，例如对于0.511MeV的γ射线，BGO的时间分辨为1.9ns，而碘化钠NaI(TI)的的为0.75ns。BGO的主要缺点是折射率较高，尺寸大的BGO难以将光输出去。价格高。 硫化锌：ZnS（Ag）它对α粒子的发光效率高，而对γ射线和电子不灵敏，很适合在强β、γ本底下探测重带点粒子如α、核裂片等，探测效率可达100%。

X射线探测器的应用

X射线光子计数探测器 PILATUS系列

企业简介 北京泰坤工业设备有限公司从缔造之日起就秉承传统文化：“天时不如地利，地利不如人和”的深刻影响和启迪。坚持精诚合作、和谐创新的经营之路，共谋发展企业的辉煌事业。 企业吸纳“上下同欲者胜”的合作精神：能用众力，则无敌于天下矣；能用众智，则无畏于圣人矣。 2005年公司成立，泰坤工业起步于代理科研、院校实验仪器、教学仪器的服务。 2010年3月收购无锡中讯馏程仪的的核心技术。 2011年11月和美国Hi-Techniques公司洽谈，确立了Synergy系列产品在中国市场的代理。 2012年11月和美国ORTEC公司建立合作关系，致力于中国市场科研、院校、核电等行业的核测量仪器的推广。 2012年12月北京泰坤和美国淘润建立合作关系。美国淘润推出世界上最轻便、最快速便携的毛细管气质联用仪。 2013年10月18日和瑞士PILATUS公司签订中国市场的独家代理合作协议，致力于该产品在中国市场X射线探测领域的合作。该公司在光子计数探测器领域中处于世界顶端地位，产品在清华大学，高能所均有良好表现。 2014年5月香港分公司和瑞士trace 公司签订中国市场总代理合作协议，瑞士trace 公司研发了世界上第一台在线血液动态活度检测系统。 北京泰坤工业设备有限公司作为一个合作开放共赢的平台，我们真诚期待与更多的能人贤士共同搭建乾坤式的合作空间，坚持信奉：“享受合作，凝聚财富”的经营理念，共享事业发展的成果，为国家科技发展而贡献智慧。

一、概述 1、混合像素探测器，为您的实验室精心准备PILATUS 混合像素探测器的设计是X 射线探测领域的一次革命性成果，其能够实现最好的数据质量。该探测器将单光子计数和混合像素技术这两项关键技术相结合，应用于同步辐射和常规实验室光源等各个领域。单光子计数技术能够消除所有探测器噪声，并提供优质的实验数据。在采集数据时，能够有效排除读出噪声和暗电流的干扰，其在实验室光源的应用中具有特别优势。实验室X 射线光源相比于同步辐射光源光强低得多，因而在成像过程中需要更长的曝光时间，其获得的信号也要弱的多。由于排除了暗电流和 读出噪声，PILATUS 探测器更加适合在实验室使用。混合像素技术可以直接探测X 射线，与其他探测器技术相比能够获得更清晰，更易分辨的信号。加上读取时间短和连续采集的特点，PILATUS 探测器可以高效提供优质数据。低功耗和低冷却需求，为您提供一个维护量极小的探测器系统，。PILATUS 探测器系列是专为您在实验室中的需求定制，并且提供具有无与伦比价值的同步辐射验证的成熟探测技术。利用PILATUS 独特的功能，可以从你的最具挑战性的样品获得最佳的数据。 2、针对您的需求 PILATUS 探测器在众多同步辐射束线上获得成功应用。PILATUS 的独特功能在实验室和相关工业应用的优势也很明显。现在PILATUS 的产品家族，包括一系列的PILATUS 探测器，能够满足您在实验室的独特需求。固定能量标定和简化的读出电子器件可以完美匹配实验室相关需求，而且PILATUS 完全符合您的预算。 混合像素技术和单光子计数技术，这两项能够提升数据质量和采集效率的关键技术，在所有PILATUS 探测器中完美应用。越来越多的实验室和工业应用的仪器可配备或升级为PILATUS 探测器。您可以在设备中自由集成PILATUS 探测器模块，也可以直接采用 PILATUSOEM 合作伙伴的现成产品。 3、OEM 合作整机合作 PILATUS 探测器是现成的配套产品， 可以选择仪器的OEM 配套合作： - JJ X 射线 - 理学 - STOE -Xenocs 器 传 感器层厚度[μm] 表1：基于PTB 实验室的BESSY II 实验装置上测量的PILATUS 传感器的量子效率。 4、可定制，以符合您的要求 除了标准的320微米厚的硅传感器，你可以定制您的PILATUS 探测器450或1000微米厚的硅传感器以匹配您的X 射线光源能量（见表1）。这样能够在所有常见的实验室X 射线能量下实现高量子效率。水冷机型PILATUS300K 和300K-W 提供了可选的真空兼容性。此定制使得探测器能够在真空中使用，如在SAXS 装置的飞行管中。连续可调 的能量阈值的选项可以有效抑制荧光信号

X射线探测器的发展趋势

PILATUS X射线光子计数探测器 PILATUS系列

PILATUS 探测器 一、概述 1、混合像素探测器，为您的实验室精心准备PILATUS 混合像素探测器的设计是X 射线探测领域的一次革命性成果，其能够实现最好的数据质量。该探测器将单光子计数和混合像素技术这两项关键技术相结合，应用于同步辐射和常规实验室光源等各个领域。单光子计数技术能够消除所有探测器噪声，并提供优质的实验数据。在采集数据时，能够有效排除读出噪声和暗电流的干扰，其在实验室光源的应用中具有特别优势。实验室X 射线光源相比于同步辐射光源光强低得多，因而在成像过程中需要更长的曝光时间，其获得的信号也要弱的多。由于排除了暗电流和 读出噪声，PILATUS 探测器更加适合在实验室使用。混合像素技术可以直接探测X 射线，与其他探测器技术相比能够获得更清晰，更易分辨的信号。加上读取时间短和连续采集的特点，PILATUS 探测器可以高效提供优质数据。低功耗和低冷却需求，为您提供一个维护量极小的探测器系统，。PILATUS 探测器系列是专为您在实验室中的需求定制，并且提供具有无与伦比价值的同步辐射验证的成熟探测技术。利用PILATUS 独特的功能，可以从你的最具挑战性的样品获得最佳的 2、针对您的需求 PILATUS 探测器在众多同步辐射束线上获得成功应用。PILATUS 的独特功能在实验室和相关工业应用的优势也很明显。现在PILATUS 的产品家族，包括一系列的PILATUS 探测器，能够满足您在实验室的独特需求。固定能量标定和简化的读出电子器件可以完美匹配实验室相关需求，而且PILATUS 完全符合您的预算。 混合像素技术和单光子计数技术，这两项能够提升数据质量和采集效率的关键技术，在所有PILATUS 探测器中完美应用。越来越多的实验室和工业应用的仪器可配备或升级为PILATUS 探测器。您可以在设备中自由集成PILATUS 探测器模块，也可以直接采用 PILATUSOEM 合作伙伴的现成产品。 3、OEM 合作整机合作 PILATUS 探测器是现成的配套产品， 可以选择仪器的OEM 配套合作： - JJ X 射线 - 理学 - STOE -Xenocs 器 传感器层厚度[μm] 表1：基于PTB 实验室的BESSY II 实验装置上测量的PILATUS 传感器的量子效率。 4、可定制，以符合您的要求 除了标准的320微米厚的硅传感器，你可以定制您的PILATUS 探测器450或1000微米厚的硅传感器以匹配您的X 射线光源能量（见表1）。这样能够在所有常见的实验室X 射线能量下实现高量子效率。水冷机型PILATUS300K 和300K-W 提供了可选的真空兼容性。此定制使得探测器能够在真空中使用，如在SAXS 装置的飞行管中。连续可调的能量阈值的选项可以有效抑制荧光信号

用于探测行星表面元素成分的伽马射线谱仪

分类号密级UDC 编号 中国科学院研究生院 博士学位论文 用于探测行星表面元素成分的伽马射线谱仪 马涛 指导教师甘为群研究员、博士、中科院紫金山天文台 常进研究员、博士、中科院紫金山天文台申请学位级别博士学科专业名称空间天文学论文提交日期论文答辩日期 培养单位中国科学院紫金山天文台 学位授予单位中国科学院研究生院 答辩委员会主席

GAMMA-RAY SPECTROMETER FOR ELEMENTS COMPOSITION ON PLANETARY SURFACES A Dissertation for the Doctoral Degree of in the Graduate School of Chinese Academy of Sciences By Tao Ma Directed By Wei Qun Gan Jin Chang Chinese Academy of Sciences 11，2011

关于学位论文使用权声明 任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经著作权人授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。否则，引起有碍著作权人著作权益之问题，将可能承担法律责任。 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解中国科学院紫金山天文台所有关保存、使用学位论文的规定，即：中国科学院紫金山天文台所有权保留学位论文的副本，允许该论文被查阅；中国科学院紫金山天文台可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。 （涉密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名：导师签名：日期： 关于学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 签名：导师签名：日期：

塑料闪烁体探测器时间分辨

塑料闪烁体探测器时间分辨 一、实验原理 (一)塑料闪烁体工作原理及特征 塑料闪烁体是一种有机闪烁体计数器，其工作原理可分为以下五个过程： 1.射线进入闪烁体，发生相互作用，闪烁体电离，激发； 2.受激原子、分子退激发射荧光光子； 3.光子收集到光电倍增管的光阴极上，打出光子； 4.光子在光电倍增管上倍增，产生电子流，在阳极负载上产生电信号； 5.电子仪器记录和分析电信号 塑料闪烁体是一种用途广泛的有机闪烁体，他可以测量α、β、γ、快中子、质子、宇宙射线及裂变碎片等。它有以下几个特点： 1.制作简便； 2.发光衰减时间短（1~3ns）； 3.透明度高，光传输性能好； 4.性能稳定，机械强度高，耐振动，耐冲击，耐潮湿，不需要封装； 5.耐辐射性能好 其主要不足是能量分辨本领较差，因此一般只做强度测量。 (二)TAC工作原理 时幅转换器有两路输入型号，一路作为起始信号，一路作为结束信号，将两信号之间的时间间隔转换为电压幅度 有两种类型的TAC：起停型时幅变换和重叠型时幅变换 起停型时幅变换：线性好，时间间隔范围宽（微妙到纳秒），时间分辨好（ps），

通用性强 脉冲重叠型时幅变换：变换速度快，死时间小，线性和精度较差，用于短时间间隔测量，即高计数率时间分析实验中。 (三)时间分辨 对于能量和质量确定的粒子，飞行一定距离所需要的时间是单一的。实际上用飞行时间方法测得的这时间是围绕某一平均值的一个分部，分布的宽度通常用半高 宽FWHM表示，成为时间测量系统的时间分辨，它直接影响到时间测量的精度。 二、实验过程及数据 (一)塑闪响应曲线的测量 由于在不同的电压下塑料闪烁体的性能不同，因此先测量探测器在不同电压下对辐射信号的响应变化。 将放射源放在两个塑闪的中间，测量1000V~1800V电压范围内，10秒时间内定标器所记录的计数：

溴化镧探测器效率的标定

溴化镧探测器效率的标定 利用三种γ射线标准源（137Cs、60Co、152Eu），标定了一个溴化镧闪烁体探测器能量区间内的本征探测效率。然后在中国原子能科学研究院的高压倍加器上，利用16O*反应法得到6.13 MeV高能γ射线，对该探测器的6.13MeVγ射线的本征探测效率进行了标定。最后用最小二乘法对效率曲线进行拟合，给出了较宽能量范围内溴化镧探测器的本征效率。 标签：LaBr3：Ce3+探测器；本征探测效率；最小二乘法 1 引言 1.1 溴化镧探测器概述 溴化镧（LaBr3：Ce3+）探测器是近几年发展起来的新型卤化物闪烁体探测器，它是由LaBr3掺杂少量激活剂Ce3+（铈）元素组成的。与常用的NaI（Tl）等闪烁体探测器相比，LaBr3：Ce3+探测器主要优势在于它拥有很好的能量分辨率和极短的闪烁衰减时间[1]。 1.2 探测效率 探测效率可以分为两大类：源探测效率和本征探测效率[3]。其定义是： 其中，？赘是探测器的灵敏体积对源所张的立体角。 由于源距足够远和方便得到立体角，在计算时将直径为2 mm标准源近似为点源。用MCNP4C软件计算了0.611MeV时γ标准源由面源近似为点源的误差。经计算，误差在2.5%内。 2 实验过程 2.1 γ标准源实验 分别对137Cs、60Co、152Eu进行测定，得到如下能谱。如图2-图4其中用137Cs的662keV的能量点计算了能量分辨率。FWHW=19.126 η=ΔE/E=2.89%。 2.2 6.13 MeV能点的实验刻度 3 实验数据处理 参考文献 [1]谢建军等.卤化镧系LnX3（Ce）闪烁晶体的研究进展[J].无机材料学报，

伽马射线的吸收实验报告

实验3：伽马射线的吸收 实验目的 1． 了解γ射线在物质中的吸收规律。 2． 测量γ射线在不同物质中的吸收系数。 3． 学习正确安排实验条件的方法。 内容 1． 选择良好的实验条件，测量60 Co （或 137 Cs ）的γ射线在一组吸收片（铅、 铜、或铝）中的吸收曲线，并由半吸收厚度定出线性吸收系数。 2． 用最小二乘直线拟合的方法求线性吸收系数。 原理 1． 窄束γ射线在物质中的衰减规律 γ射线与物质发生相互作用时，主要有三种效应：光电效应、康普顿效应 和电子对效应（当γ射线能量大于时,才有可能产生电子对效应）。 准直成平行束的γ射线，通常称为窄束γ射线。单能的窄束γ射线在穿过物质时，其强度就会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。γ射线强度的衰减服从指数规律，即 x Nx e I e I I r μσ--==00 （ 1 ） 其中I I ,0分别是穿过物质前、后的γ射线强度，x 是γ射线穿过的物质的厚度（单位为cm ），r σ是三种效应截面之和，N 是吸收物质单位体积中的原子数，μ是物质的线性吸收系数（N r σμ=，单位为1 =cm ）。显然μ的大小反映了物质吸收γ射线能力的大小。 由于在相同的实验条件下，某一时刻的计数率n 总是与该时刻的γ射线强度I 成正比，因此I 与x 的关系也可以用n 与x 的关系来代替。由式我们可以得到 x e n n μ-=0 （ 2 ） ㏑n=㏑n 0-x μ （ 3 ） 可见，如果在半对数坐标纸上绘制吸收曲线，那末这条吸收曲线就是一条直线，该直线的斜率的绝对值就是线性吸收系数μ。

由于γ射线与物质相互作用的三种效应的截面都是随入射γ射线的能量γE 和吸收物质的原子序数Z 而变化，因此单能γ射线的线性吸收系数μ是物质的原子序数Z 和能量γE 的函数。 p c ph μμμμ++= （ 4 ） 式中ph μ、c μ、p μ分别为光电、康普顿、电子对效应的线性吸收系数。其中 5Z ph ∝μ Z c ∝μ （ 5 ） 2 Z p ∝μ 图2给出了铅、锡、铜、铝对γ射线的线性吸收系数与γ射线能量的关系曲线。 物质对γ射线的吸收系数也可以用质量吸收系数m μ来表示。

闪烁体探测器的基本介绍

闪烁体探测器的基本介绍 秦1林2 （中国石油大学华东，青岛，255680） 摘要：闪烁体探测器是利用电离辐射在某些物质中产生的闪光来进行探测的，也是目前应用最多、最广泛的电离辐射探测器之一。 关键词：闪烁体；辐射；电离激发 早在1903年，威廉·克鲁克斯就发明了由硫化锌荧光材料制成的闪烁镜并用其观察镭衰变放出的辐射；卢瑟福在其著名的卢瑟福散射实验中也曾使用硫化锌荧光屏观测α粒子。不过，由于传统荧光材料在使用上很不方便，闪烁探测器一直没有大的进展。1947年Coltman和Marshall成功利用光电倍增管测量了辐射在闪烁体内产生的微弱荧光光子，这标志着现代闪烁体探测器的发端。 1.基本构成与原理 闪烁体主要由闪烁体、光的收集部件和光电转换器件组成的辐射探测器。 图1 闪烁体探测器基本构造 入射辐射在闪烁体内损耗并沉积能量，引起闪烁体中原子（或离子、分子）的电离激发，之后受激粒子退激放出波长接近于可见光的闪烁光子。闪烁光子通过光导射入光电倍增管的光阴极并打出光电子，光电子受打拿级之间强电场的作用加速运动并轰击下一打拿级，打出更多光电子，由此实现光电子的倍增，直到最终到达阳极并在输出回路中产生信号。 2.闪烁体的分类 很多物质都可以在粒子入射后而受激发光，因此闪烁体的种类很多，可以是固体、液体或气体。 闪烁体材料大致可分为以下三类：

（1）用于γ射线探测的CsI(Tl)晶体无机闪烁体：包括碱金属卤化物晶体（如NaI(Tl)、CsI(Tl)等，其中Tl是激活剂）、其他无机晶体（如CdWO4、BGO等）、玻璃体。 （2）有机闪烁体：有机晶体（如蒽、芪等）、有机液体、塑料闪烁体。 （3）气体闪烁体：如氩、氙等。 3 闪烁体的性质 3.1发光效率高 能够将入射带电粒子的动能尽可能多地转换为闪烁光子数。 3.2线性好 入射带电粒子损耗的能量在很大范围内与产生闪烁光子数保持线性关系。3.3发射光谱与吸收光谱不重叠 闪烁体介质对自身发射光是透明的，不存在自吸收。 3.4发光衰减时间短 入射粒子产生闪光的持续时间短，探测器反应快。 3.5其它性质 加工性能好、折射率合适、原料易得且无毒、成本低廉等。一般而言，无机闪烁体的光子产额高、线性好，但发光衰减时间较长；有机闪烁体发光衰减时间短，但光子产额较低。 4 闪烁体的发光机理 不同闪烁体在电离辐射作用下发光的物理机制有很大区别。 4.1无机闪烁体 这类闪烁体的发光机制以掺杂激活剂的碱金属卤化物晶体最为典型。在此类晶体中各原子呈周期性排列，在原子核电场的作用下，原本属于单个原子的核外电子可以以在相邻原子间转移，这样的电子不再固定从属于某个原子，而是从属于整个晶体，这种现象称为晶体中电子的共有化。原先孤立原子中的能级也相互交错重叠形成晶体能带，这些能带又可分为价带与导带，二者之间存在一定宽度的禁带。当电离辐射进入晶体中，原先处于价带的电子受激发跃迁至导带，之后

GM计数管能量响应测定

GM 计数管的能量响应范围确认 如果要保证GM 计数管的剂量测量的置信度，就必须刻度出探测系统的γ能量响应。由于没有合适的系列单能γ辐射源，为此利用康普顿散射原理将强60 Co 源释放出的γ射线转换为系列单能γ射线进行探测系统γ能量响应的标定。然后拟合出能量响应曲线。 一、原理和方法 当辐射源（60 Co ）释放的γ光子与靶物质（一般选用Cu 或Al ）相互作用时，产生康普顿散射效应。散射光子的能量为： 201(1cos )E E E m c θ'=+- 0m 为电子静止质量，θ为散射γ光子的出射角。由上式可知，当确定能量的入射光子与靶物质发生作用时，对于确定的θ角，就有与之相对应确定能量的散射γ光子产生。 二、主要事项 一般来说，对GM 计数管能量响应的测定，其要考虑的影响因素多。首先即为辐射屏蔽，对辐射的屏蔽，由于实验环境中的墙壁和地面等散射物的影响，存在大量的空间杂散本底，一般来说在离散射靶70cm 测点处比本底信号强度高4个量级。因此，减少本底干扰、提高信噪比是能量响应标定的关键技术之一。为此可以做如下图所示的设计。 1、放射源； 2、准直器； 3、散射靶； 4、探测器 铅屏蔽的厚度一般为50cm ，用以阻挡放射源放出的γ射线直接到达探测系统产生干扰，屏蔽体后壁需开一斜喇叭口，以避免射线经后壁反照到散射靶。同时，为了降低通道内本底的干扰，需对准直器进行特殊设计。一般来说，根据GM 计数管灵敏区的大小，准直器前喇叭口直径为4cm ，中段口径为2cm ，使辐射源释放的γ射线照射到斜喇叭口的管壁后不再反射到散射靶上；准直器的后喇叭口直径为5cm ，放探测器一面的斜度要适当，一方面要阻挡辐射源释放的γ射线直接到达散射角为25°的探测器，另一方面要尽量减少γ射线经管壁到散射靶的量；不放探测器一面的斜度要以避免γ射线经准直器内管壁反射后到达探测器和散射靶上为宜。 另外, γ光子与靶物质发生作用产生散射了的同时, 还伴随有康普顿电子射线的产生。因此在探测器与散射靶之间需放Fe （约1mm 厚度）吸收片以消除电子射线对探测器输出的影响。

闪烁探测器的分析报告

在研究放射性检测方法的过程中，根据阅读资料与分析得知建材中包含的Ra、Th、K等元素发出的γ射线能量分别为352.8、328.6、1460keV。不同能量的γ射线照射到NaI闪烁体上产生的光子数不同，γ射线能量越大产生的光子数也越多，经过光电倍增管和前置放大电路后输出的电压脉冲峰值也越大。当某一元素在建材中含量较高时，它产生的对应某一峰值的脉冲数越多。再经过后期信号调理、峰值检测、A/D采集、信号计算处理便可完成检测。故选用NaI 闪烁探测器作为传感器部分。闪烁探测器由于其对γ射线的探测分辨时间短、探测效率高、能测量射线的能量的优点，所以它是目前应用的最广的γ射线探测器。 所选用的闪烁探测器为北京滨松光子公司生产的CH149-01型探测器，它包括闪烁体、光电倍增管、高压电源和前置放大器。 闪烁体的种类很多，按其化学性质不同可分为无机晶体闪烁体和有机闪烁体。有机闪烁体包括有机晶体闪烁体、有机液体闪烁体和有机塑料闪烁体等。最常用的无机晶体是铊激活的碘化钠单晶闪烁体，常记为NaI（Tl），属离子型晶体。纯粹的碘化钠晶体，其能带结构是在价带和导带之间有比较宽的禁带，如有带电粒子进入到闪烁体中，将引起后者产生电离或激发过程，即可能有电子从价带激发到导带或激发到激带，然后这些电子再退激到价带。退激的可能过程之一是发射光子，这种光子的能量还会使晶体中其它原子产生激发或电离，也就是光子可能被晶体吸收而不能被探测到，为此要在晶体中掺入少量的杂质原子（激活原子），如在碘化钠晶体中掺入铊原子，其关键作用是可以在低于导带和激带的禁带中形成一些杂质能级。这些杂质原子会捕获一些自由电子或激子到达杂质能级上，然后以发光的形式退激到价带，这就形成了闪烁过程的发光，而这种光因能量小于禁带宽度而不再被晶体吸收，不再会产生激发或电离。这说明只有加入少量激活杂质的晶体，才能成为实用的闪烁体。对于NaI（Tl）单晶闪烁体而言，其发射光谱最强的波长是415 nm的蓝紫光，其强度反映了进入闪烁体内的带电粒子能量的大小，选择适当大小的闪烁体，可使这些光子一射出闪烁体就被探测到。我们选择的即为NaI闪烁体，其规格为φ40mm*40mm，它通过光电效应可将γ射线的能量转化为成比例的荧光量。 光电倍增管直径为φ51mm。光电倍增管是一种真空管，它由入射窗、光电

2017年大学生数学建模A题CT系统标定成像论文

CT系统参数标定及成像摘要：本文运用MATLAB等工具对已给出的数据进行分析和处理，通过反射投影算法，等比例转换法，radon变换和iradon变换，还原180次扫描信息和图形信息。 对于问题1，通过radon变换法，在MATLAB中得出该介质以正方形托盘左上角为原点的坐标系下的位置分布图，然后根据题目中已经给出的介质物体实际图，以椭圆圆心为原点建立直角坐标系，得出两个坐标系之间的比例关系，通过位置与长度的等比例变换得出旋转中心在正方形托盘中的坐标为（-8.7755, 6.1697），通过观察附件2发现存在探测器接收到的非零信号个数稳定在28个，对比小圆的直径得出探测器的间距为0.2857mm，探测器接收到的非零信号个数与角度曲线没有发生突变，且最高点与最低点横坐标相差90次，可以认为每次旋转1度，初始位置与坐标系X轴正方向夹角为29度。 对于问题2，通过使用iradon变换，得出了投影重建结构的解，对附件3中某未知介质的投影数据进行滤波反投影重建运算，实现从其它空间向图像空间进行转换的过程，最终通过MATLAB运行结果获得该未知介质模型的重建图像，得出该未知介质在正方形托盘中的几何形状和位置信息，然后采用比例变换的方式，根据10个点的位置和相对于实物图位置，得出这10个位置介质点的吸收率结果。 对于问题3，采用与问题2相似的方式，利用MATLAB中的iradon算法，根据附件5中提供的另一未知介质的吸收信息，通过反投影重建可以得到该未知介质的位置，形状和吸收率等信息，同样采用等比例变换的方式，根据点的位置和相对于实物图的位置，得出这10个位置点的吸收率结果。 对于问题4，通过对已经给定的数据进行分析，用iradon验证扫描次数对成像质量的影响，在不同滤波环境下比较成像质量，分别对18,36,90,180个角度投影进行观察和分析，能够得出随着投影角度个数的增加，图像的重影越来越少，也即是稳定性和精确度越来越高。运用shepp-lagon模型重新优化模型。 关键词：反射投影重建；MATLAB软件；radon变换；iradon变换；比例变换；成像质量；

γ射线能谱测量

γ射线能谱测量 0802班，程道辉，U200710222 0802班，安志强，U200710210 前言： γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现的，γ射线是光子，是由原子核的衰变产生的，当原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时，就有可能辐射出γ射线。γ射线强度按能量分布即为γ射线能谱。通过分析γ能谱可以确定原子核激发态的能级，对放射性分析、同位素应用及鉴定核素等方面都有重要的意义。本实验采用闪烁探测器和多道脉冲分析器对γ射线的能量分布谱进行测量． 原子核的衰变产生γ射线，不同能级间的衰变跃迁可以产生不同能量的γ射线，我们可以通过射线探测器对这些γ射线的能谱分析就可以推断出原子核的一些性质。射线探测器的是根据射线与物质的相互作用规律研制的，可分为“信号型”和“径迹型”， γ射线在与物质相互作用的时候可能产生三种效应：光电效应、康普顿效应和电子对效应，这三种效应会产生次级电子，γ闪烁探测器就是利用这些次级电子激发电离闪烁体分子，当闪烁分子退激发时会放出大量的光子，并照射在光阴极上产生光电子，这些光电子经过倍增管放大而产生可探测的电信号并通过电子仪器的记录得到γ射线能谱，具体结构图如下： 经过闪烁探测器后得到的电信号为电压脉冲信号，其幅值与入射的γ射线的能量成正比，线号脉冲的个数正比于γ射线的强度。接收电信号的仪器可以分为单道和多道脉冲分析器，其功能是通过测量不同幅值电压脉冲信号的脉冲个数来画出入射γ射线能量与强度的关系。 单道分析器有一个下甄别电压1V 和一个上甄别电压2V ，只有当脉冲幅值在 12V V 之间的信号才能通过，这样就可以测量出信号幅值在12V V 之间的个数，通过改变1V 并保持12V V 不变，就可以测量出不同幅值所对应的个数，即为γ射

伽马射线暴探测器

一、VeLa： VeLa一词取自西班牙语，意思是守护者。这一系列的卫星共计6组12颗，于1959年开始研制，1963至1965年间陆续发射。它们纯粹是冷战时代的产物，用于监视东方国家尤其是前苏联可能进行的外太空核试验，而这样的试验是被国际条约禁止的。 Vela卫星外观呈20面体，发射时两星彼此相对（如右图，图片提供：NASA），在远地点推进引擎处连接，入轨后分开。每颗卫星带有12架外置X射线探测器以及18架内置伽玛射线探测器，稍晚的Vela 5与Vela 6两对卫星还携带了光学探测器，用于探测大气层以内的核爆炸。卫星轨道高度在范艾伦辐射带之外，设计寿命只有6个月，但实际上，每颗卫星的工作时间都超过了5年。 在1969年7月至1972年7月这3年的时间里，Vela 5与Vela 6探测到的16次爆发，持续时间从0.1秒到30秒不等，来自天空的各个方向，开创了伽玛暴这样一个新的研究领域。再往前追溯，Vela 4在1967年就已经探测到了伽玛射线流量的突增，更早的时候，Vela 3似乎也发现了类似现象。一般的说法都是认为，由于Vela的观测涉及军事机密，因此直到积累了足够多的数据，确认这些现象来自地球之外的深空以后，结论才得以发表。 克莱贝萨德尔1973发表后的几年间，是伽玛暴理论研究的第一个黄金时代。各式模型纷纷出笼，总数居然比探测到的爆发数目还要多，其中就衍生出了日后的两大派系——宇宙学距离上的坍缩星起源说以及银河系脉冲星起源说。在众多天文爱好者中似乎颇为流行的黑

洞蒸发模型也是此时提出的，虽说对伽玛暴圈子的影响并不算很大。截止到1979年，Vela 5/6探测到的爆发总数是73个。这是对该现象的最早一批数据积累。 二、银河（Ginga）卫星 银河卫星于1987年在鹿儿岛发射，1991年退役。卫星在发射前原名ASTRO-C，是日本的第3颗X射线天文卫星。其上搭载的设备包括大视场计数器、全天监视器以及伽玛暴探测器，其中最后一台仪器的工作能段较宽，为1.5-500 keV，可以做到全天观测。 有人说银河是让伽玛暴这样一个年轻的领域倒退十年不止，也让许多研究者误入歧途。事情源自于几十keV回旋共振吸收线问题，还是在不止一次的爆发中发现的。之前，Mazets等支持河内起源说的人得出了类似结论，但其准确性不是太高，银河的一些数据“证明”了这一假说。因此在银河之后，宇宙学起源理论几乎沦落到了无人问津的地步，而中子星相关模型却是蜂拥而上。许多研究伽马宇宙学的学者转向了河内起源说，直接导致了伽马射线暴相关研究的倒退。 其实银河卫星的主要贡献还是在其他方面，比如发现了瞬变黑洞的候选天体、在X射线脉冲星中发现了回旋辐射的谱线、在塞佛特星系中发现铁的吸收与发射线、在银心区域探测到了6-7 keV的铁线，等等。 三、康普顿伽玛射线天文台 康普顿伽马射线天文台于1991年4月5日由亚特兰蒂斯号航天