第五章 光辐射的探测

作业习题 第五章 光辐射的探测

1 第五章 光辐射的探测

一、名词解释

1、本征吸收；晶格振动吸收；自由载流子吸收；激子吸收；杂质吸收

2、光电发射效应；光电导效应；光伏效应

3、热释电效应；测辐射热计效应；温差电效应

4、珀尔贴效应；塞贝克效应；汤姆逊效应

5、量子噪声；倍增噪声；产生复合噪声；1/v 噪声；热噪声

6、信噪比；信噪比改善系数；等效噪声功率；探测度；等效噪声带宽；噪声系

数

二、简答及计算题

1、根据能级结构不同，本征吸收可分为两大类：直接跃迁和间接跃迁。

（1） 分别介绍这两种跃迁方式的特色及区别。

（2） “直接带隙半导体”和“间接带隙半导体”如何定义？

（3） 对于本征吸收，对光子的频率或波长有何要求？

2、对于“声子”的概念如何理解？

3、（1）比较光电类探测器和光热类探测器在作用机理、性能及应用特点等方面

的差异。

（2）“光谱灵敏度λR 为常数”是光子探测器的特点还是光热探测器的特点？

4、如何理解光电导效应过程中的“电流增益”现象？

5、光电效应有哪几种？利用各种光电效应分别可做成什么光电探测器件？

6、分析光照PN 结N 区时光伏效应的物理过程。

7、一光电阴极在波长为520nm 的光照射下，光电子的最大动能是0.67eV ，求该

光电阴极的逸出功。

8、若探测器的归一化探测度12

19*105.1-???=W Hz cm D ，光敏面积为1mm 2，测量带宽为1Hz ，求该探测器的等效噪声功率。

9、什么是噪声的功率谱密度？在光电探测过程中抑制噪声的基本原则是什么？

10、电阻为Ωk 1的器件其频带宽度为10MHz ，在室温（T=300K ）条件下产生的

热噪声功率是多少？

光学辐射探测

光学辐射探测的应用 ——基于红外成像的生命探测仪1光学辐射探测简介 光学辐射是波长10nm～1mm之间的电磁辐射，包括紫外光、红外光以及可见光，可见光波长380～780nm，由于光波是电磁波的一种，因而它具有电磁波的基本特性。以电磁波形式或粒子（光子）形式传播的能量，可以用平面镜、透镜或棱镜之类的光学元件反射、成像或色散，这种能量传播的过程称为辐射。辐射度学：是一门测量电磁辐射的科学和技术。在整个电磁辐射波谱范围内，不同波段的辐射能可以用不同的测量方法进行测量[1]。 光辐射探测器是一种用来探测光辐射的器件（军用光学中最常用的是可见光和红外辐射），它通过把光辐射转换成易于测量的电量来实现对光辐射的探测，是光探测系统的重要组成部分。为了深入研究光辐射的探测过程以及对光探测系统的性能进行正确的分析计算，首先要了解光辐射探测器赖以工作的物理效应、光电转换的基本规律和光辐射探测器的特性参数。 从不同的角度出发可以将光辐射探测器分为不同的类型。按其是否成像可以分为成像型和非成像型辐射探测器，按工作方式可以分为相干探测和非相干探测，按其反应机理可以分为光子探测器和热探测器，按其结构可分为单元和多元探测器，下面就部分类型进行介绍： 热探测器是基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的器件。这是一类研究最早并且较早得到实际应用的探测器。由于其中的相当多探测器不需制冷，以及在全部波长上具有平坦响应两大特点，一直有广泛的应用。而另外由于其在红外热辐射领域具有较好的大气传输特性，因此，红外热辐射的探测近年已经成为军事及民用发展的重要方向。 2红外热成像技术 红外热成像技术最早在军事领域得到广泛应用，并且已经成为军事应用中具有重要战略地位的高新技术手段。除此之外，红外成像技术还应用于各个方面，比如：应用于卫星的侦查、遥感和预警，对国家安全和经济利益有重大的影响；应用于战场系统中，避免电磁干扰，获取战场信息优势，成为获得胜利的主要技术；服务于飞机、舰艇、车辆的夜间导航与侦查，现代装备大部分装有红外仪器；应用于导弹的精确制导方面，成为重要反坦克导弹和肩射地空导弹发射的热瞄具；广泛应用于海上巡逻与救援、编队航行等方面。 红外热成像技术还应用于国民经济领域。航天系统中，利用气象卫星等设备进行天气预报，对国民经济有重大影响。热成像技术不仅能够在灾难发生后进行生命的探测，而且还可以预报地震的发生，利用卫星的红外云图可以发现，地震之前，震区的上空空气的温度会急剧升高，可以判断出这片区域的异常以进行预测。在工业领域，已应用于输电线、变压器等装置的带电检测和检查炉体的温度分布。在飞机、轮船、汽车方面的安装，避免了雾天的相撞事故的发生，保证了夜间的行车安全。随着热成像技术水平的不断提高和科学技术不断发展，必将能应用于更多新领域[2]。 灾后现场环境极为复杂，传统的光学探生仪和声波/振动探生仪极易受到现

核辐射探测A答案.

X X X X X X 2007 –2008 学年度第2学期 核辐射探测 课程试卷(A 卷、05级反应堆工程、生物医学工程专业) 考试日期：2008年6月13日 考试类别：考试 考试时间：120分钟 题号 一 二 三 四 五 …… 总分 得分 一、简答题：（共 35 分） 1．带电粒子与物质发生相互作用有哪几种方式？（5分） 与原子核弹性碰撞；（核阻止）（1分） 与原子核的非弹性碰撞；（轫致辐射）（1分） 与核外电子弹性碰撞； （1分） 与核外电子的非弹性碰撞；（电离和激发）（1分） 正电子湮灭；（1分） 2．气体探测器两端收集到的离子对数和两端外加电压存在一定的关系。具体如下图所示。（5分） 填空: Ⅰ 复合区（1分）Ⅱ饱和区（电离室区）（1分）Ⅲ 正比（计数）区（1分） Ⅳ 有限正比区 （1分）Ⅴ G-M 区 （1分） 注：1）有限区的0.5分 3．通用闪烁体探头的组成部件有那些？为什么要进行避光处理？（5分） 答案要点1）闪烁体（1分）、光学收集系统（1分）（硅油和反射层）、光电倍增管（1分）、 2）光电倍增管的光阴极（1分）具有可见光光敏性（1分），保护光电倍增管。 4．PN 结型半导体探测器为什么要接电荷灵敏前置放大器？（5分） 答：由于输出电压脉冲幅度h 与结电容Cd 有关（1分），而结电容 随偏压（2分）而变化，因此当所加偏压不稳定时，将会使h 发生附加的涨落，不利于能谱的测量；为解决该矛盾，PN 结半导体探测器通常不用电压型或电流型前置放大器，而是采用电荷灵敏前置放大器。电荷灵敏放大器的输入电容极大，可以保证 C 入 >> Cd ，（2分）而 C 入是十分稳定的，从而大大减小了Cd 变化的影响。可以保证输出脉冲幅度不受偏压变化的 得分 阅卷人 学院 专业 考号 姓名 ………………………………………线………………………………………订………………………………………装……………………………………… 0/1V C d

辐射检测技术

一、单选题 23. 重带电粒子与物质相互作用时的电离损失率与以下哪个参数值的平方成正比。（ A ）---26 A. 重带电粒子的电荷z B. 重带电粒子速度V C. 重带电粒子质量m D. 靶物质的原子序数Z 24. 重带电粒子与物质相互作用时的电离损失率与以下哪个参数值无关。（C ）---26 A. 重带电粒子的电荷z B. 重带电粒子速度V C. 重带电粒子质量m D. 靶物质的原子序数Z 25. 粒子在物质中运行沿着入射方向（A），叫做入射粒子在该物质中的射程。---27 A. 所能达到的最大直线距离 B. 经过的最小直线距离 C.经过的路程 D. 平均路程 26．在实际测量工作中，为了减少轫致辐射对测量的干扰，往往在屏蔽材料内层衬一层轻元素物质(如铝、有机玻璃等)，这是因为：（C ）---30 A. β射线在重元素物质中不会产生轫致辐射 B.β射线在轻元素物质中不会产生轫致辐射 C. 在重元素物质中比在轻元素物质中的韧致辐射作用大得多 D. 在重元素物质中比在轻元素物质中的韧致辐射作用小得多 27. 所有的粒子流本质上都是电磁辐射，它们因波长(或相应的频率、能量)范围不同而各具其专门名称。以下说法正确的是（ C ）。---34 A. 波长长者能量高，贯穿本领强 B. 波长长者能量低，贯穿本领强 C. 波长短者能量高，贯穿本领强 D. 波长短者能量低，贯穿本领弱 28. 电磁辐射可与物质发生多种形式的相互作用，以下关于相互作用的几率描述正确的是（A ）。---35 A. 相互作用的几率与入射光子的能量以及介质的性质有关 B. 相互作用的几率与入射光子的能量以及介质的性质无关 C. 相互作用的几率与入射光子的能量有关，与介质的性质无关 D. 相互作用的几率与入射光子的能量无关，与介质的性质有关 29. 以下描述的是X、γ光子与物质作用失去动能的过程和带电粒子在物质中失去动能的过程。正确的是（ D ）。---35 A. 带电粒子一次可失去其能量的全部或大部份，失去的能量转移给原子核 B. 带电粒子一次可失去其能量的全部或大部份，失去的能量转移给电子 C. 光子需许多次碰撞后，才能失去其全部动能 D. 光子一次可失去其能量的全部或大部份，失去的能量转移给电子 30. 以下是关于射线与物质作用的截面δ这个概念的叙述，正确的是（B ）。---35 A. 截面就是靶体的几何截面 B. 截面就是相互作用的几率 C. 截面既不是靶体的几何截面，也不是相互作用的几率 D. 截面既是靶体的几何截面，也是相互作用的几率 31. 下列哪一个过程不会产生俄歇电子（B ）。---41 A. 内转换 B. 电子对效应 C. 轨道电子俘获 D. 光电效应 32. X、γ光子与物质作用发生光电效应和康普顿效应的几率与入射光子的能量和靶物质的原子序数有关，下列说法正确的是（C ）。---43 A. 光子能量越高，且靶物质的原子序数越小，光电效应发生几率大 B. 光子能量越高，且靶物质的原子序数越大，康普顿效应发生几率大

第五章 光辐射的探测

作业习题 第五章 光辐射的探测 1 第五章 光辐射的探测 一、名词解释 1、本征吸收；晶格振动吸收；自由载流子吸收；激子吸收；杂质吸收 2、光电发射效应；光电导效应；光伏效应 3、热释电效应；测辐射热计效应；温差电效应 4、珀尔贴效应；塞贝克效应；汤姆逊效应 5、量子噪声；倍增噪声；产生复合噪声；1/v 噪声；热噪声 6、信噪比；信噪比改善系数；等效噪声功率；探测度；等效噪声带宽；噪声系 数 二、简答及计算题 1、根据能级结构不同，本征吸收可分为两大类：直接跃迁和间接跃迁。 （1） 分别介绍这两种跃迁方式的特色及区别。 （2） “直接带隙半导体”和“间接带隙半导体”如何定义？ （3） 对于本征吸收，对光子的频率或波长有何要求？ 2、对于“声子”的概念如何理解？ 3、（1）比较光电类探测器和光热类探测器在作用机理、性能及应用特点等方面 的差异。 （2）“光谱灵敏度λR 为常数”是光子探测器的特点还是光热探测器的特点？ 4、如何理解光电导效应过程中的“电流增益”现象？ 5、光电效应有哪几种？利用各种光电效应分别可做成什么光电探测器件？ 6、分析光照PN 结N 区时光伏效应的物理过程。 7、一光电阴极在波长为520nm 的光照射下，光电子的最大动能是0.67eV ，求该 光电阴极的逸出功。 8、若探测器的归一化探测度12 19*105.1-???=W Hz cm D ，光敏面积为1mm 2，测量带宽为1Hz ，求该探测器的等效噪声功率。 9、什么是噪声的功率谱密度？在光电探测过程中抑制噪声的基本原则是什么？ 10、电阻为Ωk 1的器件其频带宽度为10MHz ，在室温（T=300K ）条件下产生的 热噪声功率是多少？

核辐射探测复习资料B.

核技术 核探测复习材料 一、简答题： 1．γ射线与物质发生相互作用有哪几种方式？（ 5分） 答：γ射线与物质发生相互作用（1）光电效应 （2）康普顿效应（得2分）（3）电子对效应（得2分） 2．典型的气体探测器有哪几种？各自输出的最大脉冲幅度有何特点，试用公式表示。（5分） 答：典型的气体探测器有（1）电离室（得1分）（2）正比计数管（得1分）（3）G-M 计数管（得1分） 脉冲幅度：（1）电离室：C e w E v = （得1分）（2）正比计数管：C e w E M v ?= （得0.5分）（3）G-M 计数管 最大脉冲幅度一样（得0.5分） 3．简述闪烁体探测器探测γ射线的基本原理。（5分） 答：γ射线的基本原理通过光电效应 、 康普顿效应和电子对效应产生次级电子（得1分），次级电子是使闪烁体激发（得1分），闪烁体退激发出荧光（得1分），荧光光子达到光电倍增管光阴极通过光电效应产生光电子（得1分），光电子通过光电倍增管各倍增极倍增最后全部被阳极收集到（得1分），这就是烁体探测器探测γ射线的基本原理。 注：按步骤给分。 4．常用半导体探测器分为哪几类？半导体探测器典型优点是什么？（5分） 答：常用半导体探测器分为(1) P-N 结型半导体探测器（1分）(2) 锂漂移型半导体探测器；（1分）(3) 高纯锗半导体探测器；（1分） 半导体探测器典型优点是(1) 能量分辨率最佳；（1分）(2)射线探测效率较高，可与闪烁探测器相比。（1分） 5．屏蔽β射线时为什么不宜选用重材料？（5分） 答：β射线与物质相互作用损失能量除了要考虑电离损失，还要考虑辐射损失（1分），辐 射能量损失率 2 22NZ m E z dx dE S rad rad ∝??? ??-= 与物质的原子Z 2成正比（2分），选用重材料 后，辐射能量损失率必然变大，产生更加难以防护的x 射线（2分）。故不宜选用重材料。 注：按步骤给分。 6．中子按能量可分为哪几类？中子与物质发生相互作用有哪几种方式。（5分） 答案要点：第1问：快中子、热中子、超热中子、慢中子 答对3个以上得1分 第2问：中子的弹性和非弹性散射（1分）、中子的辐射俘获（1分）、中子核反应（1分）、中子裂变反应（1分） 二、证明题：（共10分） 1． （5分）试证明γ光子只有在原子核或电子附近，即存在第三者的情况下才能发生电 子对效应，而在真空中是不可能的。 答： 答：对γ光子能量 νγh E =；（1分）动量c h P ν γ=。（1分） 由能量守恒，有

辐射检测仪有哪些种类

核辐射检测仪又名辐射检测仪。市场上有辐射报警仪,辐射仪是不带剂量显示的仪器，只能提示佩戴人员当前所在场地射线是不是超标，至于辐射剂量具体是多少，不好确定。辐射剂量检测仪，这种仪器不仅可以报警，也可以清晰显示当前所在场地的辐射剂量值。 目前按照给出信息的方式，辐射探测器主要分为两类： 一类是粒子入射到探测器后，经过一定的处置才给出为人们感官所能接受的信息。例如，各种粒子径迹探测器，一般经过照相、显影或辐射监测仪化学腐蚀等过程。还有热释光探测器、光致发光探测器，则经过热或光激发才能给出与被照射量有关的光输出。这一类探测器基本上不属于核电子学的研究范围。 另一类探测器接收到入射粒子后，立即给出相应的电信号，经过电子线路放大、处理，就可以进行记录和分析。这一类称为电探测器。

电探测器是应用最广泛的辐射探测器。这一类探测器的问世，导致了核电子学这一新的分支学科的出现和发展。能给出电信号的辐射探测器已不下百余种。最常用的主要有气体电离探测器、半导体探测器和闪烁探测器三大类。 早在1908年，气体电离探测器就已问世。但直到1931年脉冲计数器出现后才解决了快速计数问题。1947年，闪烁计数器的出现，由于其密度远大于气体而大大提高了对粒子的探测效率。最显著的是碘化钠（铊）闪烁体，对γ射线还具有较高的能量分辨本领。60年代初，半导体探测器的研制成功，使能谱测量技术有了新的发展。现代用于高能物理、核物理和其他科学技术领域的各种类型探测器件和装置，都是基于上述三种类型探测器件经过不断改进创新而发展起来的。 一般来说购买核辐射检测仪的客户可大概分为4类：

1.安全组织, 譬如警察局和消防队、紧急反应组织、环保组织、危险物料处置、金属回收公司、矿山等,他们接触到各种放射性的机率较高。 2.港口、码头、机场等，这些地方因为人员及各类进出口货物流量大，特别涉及到出入境人员受放射线污染的机率较高。 3.五金厂、陶瓷厂、医院、研究机构、实验室、药监局、大学等，他们接触到各种低强度或泄漏放射线的机率较高。 4.关注居住环境质量及个人安全的私人个体, 比如某人想在家,食物、水中等寻找周围的环境污染(各种突发事故或恐怖分子攻击等)。 而杭州旭辐检测技术有限公司实力雄厚，资源配置齐备，可以为客户提供各种工程辐射检测服务。 更多详情请拨打联系电话或登录杭州旭辐检测技术有限公司https://www.wendangku.net/doc/2a15333281.html,咨询。

核辐射测量方法

核辐射测量方法 葛良全 周四春 成都理工大学核技术与自化工程学院 2007．8

前言 本讲义旨在缓解我院“核工程与核技术”专业人才培养计划调整后尚无专业教材的状况。主要内容有核辐射测量基础知识、射线与物质相互作用、核辐射测量的单位、核辐射防护知识、γ射线测量方法、β射线测量方法、α射线测量方法、X射线荧光测量方法、核辐射测量统计学与误差预测等。该讲义可作为“核工程与核技术”和“辐射防护与环境保护”专业的核辐射测量方法课程的教材，也可作为“测控技术与仪器”、“勘查技术工程”和“地球化学”（铀矿地质勘探方向）等本科专业的教学参考书，以及“核科学与技术”学科专业研究生教学的参考书。 本讲义相关内容主要从以下几本参考书的有关内容编辑： [1]章晔，华荣洲、石柏慎编著，放射性方法勘查，原子能出版社，1990 [2]葛良全，周四春，赖万昌编著，原位X辐射取样技术，四川科学技 术出版社，1997 [3]格伦敦F 诺尔著（李旭等译），辐射探测与测量，原子能出版社， 1984。 [4]复旦大学、清华大学、北京大学，原子核物理实验方法，北京，原 子能出版社，1985 [5]李星洪等编，辐射防护基础，北京，原子能出版社，1982 [6]吴慧山，核技术勘查，北京，原子能出版社，1998 [7]王韶舜，核与粒子物理实验方法，北京，原子能出版社，1989

1 第1章 放射性方法勘查的基本知识 1.1 原子和原子核 1.1.1 原 子 原子是构成自然界各种元素的最基本单位，由原子核及核外轨道电子(又称束缚 电子或绕行电子)组成。原子的体积很小，直径只有10－ 8cm 左右，原子的质量也很小， 例如氢原子质量为1.67356×10－ 24g ，铀原子的质量为3.951×10-22g 。原子的中心为原子核，它的直径比原子的直径小得多，为n·10-13～n ·10-12(cm)，但它集中了原子的绝大部分质量。例如氢原子由原子核和一个束缚电子组成，其结构示于图1-1，氢核的质量为1.67×10-24g ，而束缚电子的质量仅 为9.1×10-28g ，两者的比值近似为1/1840。对 于原子序数较大的原子，这个比值更小些。例如，铀原子92个绕行电子的总质量和原子核质量之比为1/4717。 原子核带正电荷，束缚电子带负电荷，两者所带的电荷量相等，符号相反，因此原子本身呈中性。当原子吸收外来的能量，使轨道上的电子脱离原子核的吸引而自由运动时，原子便失去电子而呈现电性，成为正离子。 原子中束缚电子按一定的轨道绕原子核运动，相应的原子处于一定的能量状态。对一种原子来说，它的绕行电子的数目和运动轨道都是一定的，因此每一个原子只能处于一定的，不连续的一系列稳定状态中。这一系列稳定状态，可用相应的一组能量W i 表征，W 称为原子的能级。处于稳定状态的原子，不放出能量。当原子由较高能级W 1跃迁到较低的能级W 2时，相应的能量变化△W 即W 1一W 2，以发射光子的形式释放出来，此时光子的能量为： 21W W hv ?= 式中，h ——普朗克常数，等于6.6262×10-34J·s ； v ——光子的频率。 将某种原子发射的各种频率的光子按波长排列起来，便构成了该种原子的发射 图1-1 氢原子核结构示意图 10-13cm 10-8cm

原子核物理及核辐射探测学第一章-第三章习题参考答案

第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 () MeV ....c v c m m c E e 924003521511012 2 22 =?? ? ??-= -= =； 动能 () MeV c v c m T e 413.0111 2 2=??? ? ? ?? ?? ?--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+ =≈-= α粒子的质量 g u m m 232 2 010128.28186.1295.010026.41-?==-= -= βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 122 8 5 21065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==

( )( ) u .U M ;u .U M 045582236043944235236 235 == 试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?=()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6 求C 136和N 13 7核库仑能之差。 答：C 136和N 137核库仑能之差为 ()()?? ?????---?=?3 1011220211453A r Z Z Z Z e E C πε () ??? ? ???????-????? =---311512 2 19 131051566710858410602153...π MeV .J .935210696413=?=- 1-8利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +?? ? ??----=--12 3 123 22, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B

辐射探测学 复习要点

辐射探测学复习要点 第一章辐射与物质的相互作用（含中子探测一章） 1.什么是射线 由各种放射性核素发射出的、具有特定能量的粒子或光子束流。 2.射线与物质作用的分类有哪些 重带电粒子、快电子、电磁辐射（γ射线与X射线）、中子与物质的相互作用 3.电离损失、辐射损失、能量损失率、能量歧离、射程与射程歧离、阻止时 间、反散射、正电子湮没、光子与物质的三种作用 电离损失：对重带电粒子，辐射能量损失率相比小的多，因此重带电粒子的能量损失率就约等于其电离能量损失率。 辐射损失：快电子除电离损失外，辐射损失不可忽略；辐射损失率与带电粒子静止质量m 的平方成反比。所以仅对电子才重点考虑 辐射能量损失率：单位路径上，由于轫致辐射而损失的能量。 ￥ 能量损失率：指单位路径上引起的能量损失，又称为比能损失或阻止本领。按能量损失作用的不同，能量损失率可分为“电离能量损失率”和“辐射能量损失率” 能量歧离(Energy Straggling)：单能粒子穿过一定厚度的物质后，将不再是单能的（对一组粒子而言），而发生了能量的离散。 电子的射程比路程小得多。 射程：带电粒子在物质中不断的损失能量，待能量耗尽就停留在物质中，它沿初始运动方向所行径的最大距离称作射程，R。实际轨迹叫做路程P。 射程歧离(Range Straggling)：由于带电粒子与物质相互作用是一个随机过程，因而与能量歧离一样，单能粒子的射程也是涨落的，这叫做能量歧离。 能量的损失过程是随机的。 阻止时间：将带电粒子阻止在吸收体内所需要的时间可由射程与平均速度来估算。与射程成正比，与平均速度成反比。 反散射：由于电子质量小，散射的角度可以很大，多次散射，最后偏离原来的运动方向，电子沿其入射方向发生大角度偏转，称为反散射。 正电子湮没放出光子的过程称为湮没辐射 光子与物质的三种作用：光电效应（吸收）、康普顿效应（散射）、电子对效应（产生） · 电离损失、辐射损失：P138 4.中子与物质的相互作用，中子探测的特点、基本方法和基本原理 中子本身不带电，主要是与原子核发生作用，与射线一样，在物质中也不能直接引起电离，主要靠和原子核反应中产生的次级电离粒子而使物质电离。 390 5.Bethe公式应用 对各种带电粒子是有效的，条件是这些粒子的速度保持大于物质原子中电子的轨道运动速度。 重离子治癌，质子刀，“大部分的能量沉积在病灶” Bethe公式是描写电离能量损失率Sion与带电粒子速度v、电荷Z等关系的经典公式。

光辐射测量原理与技术——单色仪和摄谱仪

第六章光探测器及其特性 §引言 探测器的分类： 1.主观探测器和客观探测器 2.主观探测器:人眼 客观探测器:利用光照射后，探测器材料产生物 理或化学的变化而制成。 一般分成三类:光电效应探测器;热电效应探测器; 光化学效应探测器 概述 1.辐射能量的探测方法： 目视（主观）测量法 物理（客观）测量法→光电效应，热电效应 2.物理测量法所用探测器的类别: 光电探测器：光电倍增管、光电管、光电池、光导管、 热电探测器：热敏电阻、热电偶、热辐射计光化学效应探测器：感光底片 §6-1光电和热电探测器的特性

积分响应度（或积分灵敏度） 1.定义:S=Y/X X —入射的光辐射通量或光通量lm Y —探测器输出的电流或电压(V/A) 2.单位: 3.光电效应探测器—选择探测器 热电效应探测器—无选择探测器 光谱响应度： 1.光谱响应度:S (λ) 2.光谱响应度分布 a.将光谱响应度随波长的排列所画成的曲线,称之 为探测器的光谱响应度分布 b.作用:可以确度光电探测器所能探测到的波长范 围及长波探测极限λ0 C.结论：外光电效应探测器探测到的波长极限 λ0<1200nm →光电管和光电倍增管只能对近红外、可见光、紫外光进行探测。中 红外、 远红外用对此波段灵敏的探测器进行探测 3.相对光谱响应度Sr (λ)的计标分布曲线 Sr (λ)=S (λ)/Sm Sm —给定参考值（S (λ)的平均值、最大值、任意 选定值） 4、探测器的长波极限波长λm lm A/μμw A/μμw μμV/V/lm μμ

在相对光谱响应度分布曲线中定义长波响应度 降到最大值的1/10处所对应的波长称为探测器的长波极限λm 响应时间τ： 1.从探测器接受到入射辐射这一瞬间开始至探测器反应达最大值所需的时间称为响应时间 2.单位用秒或毫秒（s 、ms ） 3.讨论： a>对于稳定光源响应时间不影响测量精度 b>对于脉冲光源要求τ<脉冲宽度（脉冲变化时间） 最小可探测功率： 1.探测器噪音讯号I 2.探测器最小可测功率φ极 如S=100μA/μlm ,无光照射时I=0.01μA φ极 =0.01/100=0.0001μlm § 6-2 光电管和光电倍增管 //I S Y X I S φφ==→= 极极无光照时的噪声信号探测器的响应度

核辐射探测技术

第一题：推导1R=2.58×10-4 C/Kg 伦琴的定义：射线通过0.001293 g 空气，因电离产生正负离子各一个静电单位的电量，那么这些空气的吸收剂量为1R 。 一个静电单位的电量=3.3364×10-10 C 所以1R=3.3364×10?100.001293C/Kg 第二题：论述照射量X 与吸收剂量D 之间的关系与表达式 照射量为单位质量的空气中产生的电荷量，即：X=dQ dm 吸收剂量为单位质量介质中的平均授予能，即：D= d εdm 照射量只能作为X 或γ射线辐射场的量度，描述电离辐射在空气中的电离本领； 吸收剂量则可以用于任何类型的电离辐射，反映被照介质吸收辐射能量的程度。 对于同种类，同能量的射线和同一种被照物质来说，吸收剂量和照射量成正比。 吸收剂量和照射量如果在介质中某点m 处引入小空腔，在m 点中的照射量为X ，吸收剂量和照射量的关系为：D=fx ·X fx 为由照射量到吸收剂量的转换因子为33.85Gy ·kg/c 第三题:如何测量出1伦琴的X 射线 气体探测器包括电离室，正比计数器和G-M 计数器等。他们虽是比较早期的核辐射探测器，但由于它具有其它类型探测器不能取代的结构简单、性能稳定、价格低廉、适应较宽的温度范围等特点，至今仍有广泛应用。由于电离室，正比计数器和G-M 计数器把核辐射转变为电信号的物理过程都是探测器内充特定气体的特定体积中进行的，所以它们统称气体探测器。 气体探测器是利用收集辐射射线与气体相互作用产生的电离电荷来探测辐射的探测器。通常是由高压电极和收集电极组成，电离电荷在收集极积累，在输出回路中形成电离电流，以电流的大小反应辐射射线的能量和强度。 电离：入射带电粒子通过气体时，由于与气体分子的电离碰撞而逐次损失能量，最后被阻止下来，碰撞使气体分子电离或激发，并在粒子通过的路径上生成大量的离子对（电子和正离子）。 电离过程包括入射粒子直接与气体分子碰撞引起的电离（初电离）以及由碰撞打出的高速电子所引起的电离（次电离）。 一、气体原子的电离和激发 带电粒子使气体原子电离而形成电子和正离子对的现象称为气体的电离。电离出来的电子称为次级电子，它们具有不同的动能，其中一些能量较大的电子还可以使气体分子电离。 大量的实验表明：在相当大的能量范围内，入射粒子在气体中产生的总电离粒子对数目N 与它在气体中损失的能量E 成正比，即： N=E/W W 为平均电离能，它表示入射粒子在气体中产生一对离子对所平均消耗的能量。 二、离子对的漂移： 外电场中，电子和正离子从电场中获得了定向的加速度，它们分别向两电极运动。（电

核辐射探测习题解答6

第一章习题答案 1. 计算 Po 210 放射源发射的α粒子()MeV E 304.5=α 在水中的射程。 答：先求α粒子在空气中的射程 cm E R 88.3304.5318.0318.05.15 .10=?==α 由 1001 A A R R ρρ= 对多种元素组成的化合物或混合物，因为与入射粒子的能量相比，原子间的化学键能可以忽略，所以其等效原子量 ∑=i i i A n A 式中i n 为各元素的原子百分数。 对空气而言， 81.30=A ，在标准状态下，33010226.1--??=cm g ρ，所以 04102.3R A R ρ -?= 对水而言 2163 1132=+= =∑i i i A n A 在水中的射程 m R A R μρ 8.2488.32102.3102.3404 =???=?=-- 2. 已知MeV 1质子在某介质中的电离损失率为A ，求相同能量的α粒子的电离损失率。 答： 161 11 4422222 2,,=??= ??= =p p p p p p ion ion E m z E m z v z v z S S αααααα 所以 A S ion 16.=α 3. 试计算Cs 137KeV E 662=γγ射线发生康普顿效应时，反冲电子的最大能量。 答： MeV h c m h E e 478.0662 .02511.01662.02120max ,=?+=+=νν 4. 计算Cs 137 的γ射线对Al Fe Pb ,,的原子光电吸收截面及光电子能量。从中可得到什么 规律性的启迪？已知k ε分别为KeV KeV KeV 559.1,111.7,001.88。 答： Cs 137 的γ射线能量为MeV h 662.0=ν， 5 254 10625.61371324545Z K ph ????? ? ????==-σσ 2 5321033.1cm Z ??=- 对Pb ，82=Z ，KeV K 001.88=ε ()2235321093.4821033.1cm ph --?=??=σ KeV E e 660.573001.88661.661=-=

核辐射的检测方法

核辐射的检测方法，指标，仪器，原理和相关的环境标准 核辐射与物质间的相互作用是核辐射检测方法的物理基础。核辐射与物质间的相互作用包括电离作用、核辐射的散射与吸收，利用物质衰变辐射后的电离、吸收和反射作用并结合α、β和γ射线的特点可以完成多种检测工作。 核辐射检测仪器 核辐射监测原理及方法 能够指示、记录和测量核辐射的材料或装置。辐射和核辐射探测器内的物质相互作用而产生某种信息（如电、光脉冲或材料结构的变化），经放大后被记录、分析，以确定粒子的数目、位置、能量、动量、飞行时间、速度、质量等物理量。核辐射探测器是核物理、粒子物理研究及辐射应用中不可缺少的工具和手段。按照记录方式，核辐射探测器大体上分为计数器和径迹室两大类。 计数器以电脉冲的形式记录、分析辐射产生的某种信息。计数器的种类有气体电离探测器、多丝室和漂移室、半导体探测器、闪烁计数器和切伦科夫计数器等。 气体电离探测器通过收集射线在气体中产生的电离电荷来测量核辐射。主要类型有电离室、正比计数器和盖革计数器。它们的结构相似，一般都是具有两个电极的圆筒状容器，充有某种气体，电极间加电压，差别是工作电压范围不同。电离室工作电压较低，直接收集射线在气体中原始产生的离子对。其输出脉冲幅度较小，上升时间较快，可用于辐射剂量测量和能谱测量。正比计数器的工作电压较高，能使在电场中高速运动的原始离子产生更多的离子对，在电极上收集到比原始离子对要多得多的离子对(即气体放大作用)，从而得到较高的输出脉冲。脉冲幅度正比于入射粒子损失的能量，适于作能谱测量。盖革计数器又称盖革-弥勒计数器或G-M计数器，它的工作电压更高，出现多次电离过程，因此输出脉冲的幅度很高，已不再正比于原始电离的离子对数，可以不经放大直接被记录。它只能测量粒子数目而不能测量能量，完成一次脉冲计数的时间较长。 多丝室和漂移室这是正比计数器的变型。既有计数功能，还可以分辨带电粒

核辐射测量方法

核辐射测量方法 一．名词解释（6） 1，原子能级：原子总是处于一系列确定的稳定能量状态。这一系列确定的稳定能量状态称为原子的能级。 2，核素：具有确定质子数、中子数、核能态的原子核称做核素。 3，γ衰变：处于激发态的原子核由较高能态向较低能态跃迁时，发出γ光子的过程。 4，半衰期：放射性核素的数目衰减到原来数目一半所需的时间。 5，平均电离能：每产生一对离子（包括原电离与次级电离）入射粒子所损耗的平均能量。6，粒子注量率：表示在单位时间内粒子注量的增量。 7，吸收剂量：受照物质在特定体积内，单位质量物质吸收的辐射能量。 8，剂量当量：某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和。 9，同位素：具有相同的原子序数,但质量数不同,亦即中子数不同的一组核素10，放射性活度：单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A ＝ｄN/dt。 11，照射量：X=dq/dm 以X射线或γ射线产出电离本领而做出的一种量度。 12，剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值 13，射气指数：在某一时间间隔内，岩石或矿石析出的射气量N1与同一时间间隔内该岩石或矿石中由衰变产生的全部射气量N2的比值，即η*= N1/N2×100%。14，α衰变：放射性核素的原子核自发的放出α粒子而变成另一种核素的原子核的过程。 15，核衰变：放射性核素的原子核自发的从一个核素的原子核变成另一种核素的原子核 并伴随放出射线的现象。 16，同质异能素:原子序数和质量数相同而核能态不同的核素。 17，轨道电子俘获：原子核俘获了一个轨道电子，使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程。 18.平均寿命：放射性原子核平均生存的时间，与衰变常熟互为倒数。 19.衰变常数：指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率 20.γ常数： 21.基体效应： 二，填空（15） 1.天然放射性系列，铀，钍起始元素及半衰期。 铀系：238-U,半衰期：4.468×109a.钍系:232-Th，半衰期：1.41×1010a,锕系:起始核素是235-U，半衰期：T1/2＝7.038×108a 2.α，β，γ与物质相互作用的形式。 3.形成电子对效应的条件。 4.半衰期，平均寿命，衰变常数之间的关系。 5.α粒子的实质。（氦原子核） 6.天然α粒子的最大能量。（8.785MeV）。 7.天然α粒子的最大射程（8.62cm）。 8.β衰变的三种形式。 9.铀系，钍系，锕系能量最大的α粒子。 铀系:214-Po7.687MeV,钍系:212-Po8.78MeV，锕系211Po7.455MeV

辐射物理与辐射探测技术II

辐射物理与辐射探测技术II —读书报告 姓名：XX 学号：XXXX 专业：XXXX 学院：XXXXXX 2015年12月

辐射指的是能量以电磁波或粒子（如α粒子、β粒子等）的形式向外扩散。一般可依其能量的高低及电离物质的能力分类为电离辐射或非电离辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。电离辐射具有足够的能量可以将原子或分子电离化，非电离辐射则否。辐射活性物质是指可放射出电离辐射之物质。电离辐射主要有三种：α、β及γ辐射（或称射线）。 电离辐射是拥有足够高能量的辐射，可以把原子电离。一般而言，电离是指电子被电离辐射从电子壳层中击出，使原子带正电。由于细胞由原子组成，电离作用可以引致癌症。一个细胞大约由数万亿个原子组成。电离辐射引致癌症的几率取决于辐射剂量率及接受辐射生物之感应性。α、β、γ辐射及中子辐射均可以加速至足够高能量电离原子。 非电离辐射的能量较电离辐射弱。非电离辐射不会电离物质，而会改变分子或原子之旋转，振动或价层电子轨态。非电离辐射对生物活组织的影响被研究的时间并不长。不同的非电离辐射可产生不同之生物学作用。 辐射探测器是用以对核辐射和粒子的微观现象进行观察和研究的传感器件、装臵或材料。辐射探测器的工作原理基于粒子与物质的相互作用。用以对核辐射和粒子的微观现象进行观察和研究的传感器件、装臵或材料。当粒子通过某种物质时，这种物质就吸收其一部或全部能量而产生电离或激发作用。如果粒子是带电的，其电磁场与物质中原子的轨道电子直接相互作用。如果是γ射线或 X射线，则

先经过一些中间过程，产生光电效应、康普顿效应或电子对，把能量部分或全部传给物质的轨道电子,再产生电离或激发。对于不带电的中性粒子，例如中子，则是通过核反应产生带电粒子，然后造成电离或激发。辐射探测器就是用适当的探测介质作为与粒子作用的物质，将粒子在探测介质中产生的电离或激发,转变为各种形式的直接或间接可为人们感官所能接受的信息。 辐射探测器给出信息的方式，主要分为两类：一类是粒子入射到探测器后，经过一定的处臵才给出为人们感官所能接受的信息。例如，各种粒子径迹探测器，一般经过照相、显影或化学腐蚀等过程。还有热释光探测器、光致发光探测器，则经过热或光激发才能给出与被照射量有关的光输出。这一类探测器基本上不属于核电子学的研究范围。另一类探测器接收到入射粒子后，立即给出相应的电信号，经过电子线路放大、处理，就可以进行记录和分析。这第二类可称之为电探测器。电探测器是应用最广泛的辐射探测器。这一类探测器的问世，导致了核电子学这一新的分支学科的出现和发展。 辐射探测器的主要性能是探测效率、分辨率、线性响应、粒子鉴别能力。将辐射能转换为可测信号的器件。探测器的基本原理是，辐射和探测介质中的粒子相互作用，将能量全部或部分传给介质中的粒子，在一定的外界条件下，引起宏观可测的反应。对于光学波段，辐射可以看作光子束，光子的能量传给介质中的电子，产生所谓光子事件，辐射能转变为热能（如热电偶）、电能（如光电流和光电压）、化学能（感光乳胶中银颗粒的生成），或者另一种波长的辐射（荧光

辐射探测器

辐射探测器 用以对核辐射和粒子的微观现象进行观察和研究的传感器件、装置或材料。辐射探测器的工作原理基于粒子与物质的相互作用。当粒子通过某种物质时，这种物质就吸收其一部或全部能量而产生电离或激发作用。如果粒子是带电的，其电磁场与物质中原子的轨道电子直接相互作用。如果是γ射线或X射线，则先经过一些中间过程，产生光电效应、康普顿效应或电子对，把能量部分或全部传给物质的轨道电子,再产生电离或激发。对于不带电的中性粒子，例如中子，则是通过核反应产生带电粒子，然后造成电离或激发。辐射探测器就是用适当的探测介质作为与粒子作用的物质，将粒子在探测介质中产生的电离或激发,转变为各种形式的直接或间接可为人们感官所能接受的信息。 辐射探测器-分类 辐射探测器给出信息的方式，主要分为两类：一类是粒子入射到探测器后，经过一定的处置才给出为人们感官所能接受的信息。例如，各种粒子径迹探测器，一般经过照相、显影或化学腐蚀等过程。还有热释光探测器、光致发光探测器，则经过热或光激发才能给出与被照射量有关的光输出。这一类探测器基本上不属于核电子学的研究范围。另一类探测器接收到入射粒子后，立即给出相应的电信号，经过电子线路放大、处理，就可以进行记录和分析。这第二类可称之为电探测器。电探测器是应用最广泛的辐射探测器。这一类探测器的问世，导致了核电子学这一新的分支学科的出现和发展。 能给出电信号的辐射探测器已不下百余种。最常用的主要有气体电离探测器、半导体探测器和闪烁探测器三大类。早在1908年，气体电离探测器就已问世。但直到1931年脉冲计数器出现后才解决了快速计数问题。1947年,闪烁计数器的出现，由于其密度远大于气体而大大提高了对粒子的探测效率。最显著的是碘化钠(铊)闪烁体，对γ射线还具有较高的能量分辨本领。60年代初，半导体探测器的研制成功，使能谱测量技术有了新的发展。现代用于高能物理、核物理和其他科学技术领域的各种类型探测器件和装置，都是基于上述三种类型探测器件经过不断改进创新而发展起来的 各种多功能便携式仪表

辐射检测技术

23. 重带电粒子与物质相互作用时的电离损失率与以下哪个参数值的平方成正比。（ A ）---26 A. 重带电粒子的电荷z B. 重带电粒子速度V C. 重带电粒子质量m D. 靶物质的原子序数Z 24. 重带电粒子与物质相互作用时的电离损失率与以下哪个参数值无关。（C ）---26 A. 重带电粒子的电荷z B. 重带电粒子速度V C. 重带电粒子质量m D. 靶物质的原子序数Z 25. 粒子在物质中运行沿着入射方向（ A ），叫做入射粒子在该物质中的射程。---27 A. 所能达到的最大直线距离 B. 经过的最小直线距离 C.经过的路程 D. 平均路程 26．在实际测量工作中，为了减少轫致辐射对测量的干扰，往往在屏蔽材料内层衬一层轻元素物质(如铝、有机玻璃等)，这是因为：（C ）---30 A. β射线在重元素物质中不会产生轫致辐射 B. β射线在轻元素物质中不会产生轫致辐射 C. 在重元素物质中比在轻元素物质中的韧致辐射作用大得多 D. 在重元素物质中比在轻元素物质中的韧致辐射作用小得多 27. 所有的粒子流本质上都是电磁辐射，它们因波长(或相应的频率、能量)范围不同而各具其专门名称。以下说法正确的是（C ）。---34 A. 波长长者能量高，贯穿本领强 B. 波长长者能量低，贯穿本领强 C. 波长短者能量高，贯穿本领强 D. 波长短者能量低，贯穿本领弱 28. 电磁辐射可与物质发生多种形式的相互作用，以下关于相互作用的几率描述正确的是

A. 相互作用的几率与入射光子的能量以及介质的性质有关 B. 相互作用的几率与入射光子的能量以及介质的性质无关 C. 相互作用的几率与入射光子的能量有关，与介质的性质无关 D. 相互作用的几率与入射光子的能量无关，与介质的性质有关 29. 以下描述的是X、γ光子与物质作用失去动能的过程和带电粒子在物质中失去动能的过程。正确的是（D ）。---35 A. 带电粒子一次可失去其能量的全部或大部份，失去的能量转移给原子核 B. 带电粒子一次可失去其能量的全部或大部份，失去的能量转移给电子 C. 光子需许多次碰撞后，才能失去其全部动能 D. 光子一次可失去其能量的全部或大部份，失去的能量转移给电子 30. 以下是关于射线与物质作用的截面δ这个概念的叙述，正确的是（B ）。---35 A. 截面就是靶体的几何截面 B. 截面就是相互作用的几率 C. 截面既不是靶体的几何截面，也不是相互作用的几率 D. 截面既是靶体的几何截面，也是相互作用的几率 31. 下列哪一个过程不会产生俄歇电子（B ）。---41 A. 内转换 B. 电子对效应 C. 轨道电子俘获 D. 光电效应 32. X、γ光子与物质作用发生光电效应和康普顿效应的几率与入射光子的能量和靶物质的原子序数有关，下列说法正确的是（C ）。---43 A. 光子能量越高，且靶物质的原子序数越小，光电效应发生几率大 B. 光子能量越高，且靶物质的原子序数越大，康普顿效应发生几率大