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輻射探測(cè)器原理

檢測(cè)輻射的方法有兩種：一種是利用輻射效應(yīng)使氣體分子電離，另一種是利用物質(zhì)（主要是固體和液體）中電子的激發(fā)效應(yīng)。

前者稱為氣體探測(cè)器，后者稱為閃爍探測(cè)器。

1. 氣體檢測(cè)儀

在氣體檢測(cè)器中，檢測(cè)器充滿惰性氣體或空氣等氣體，當(dāng)輻射穿過(guò)這種氣體時(shí)，分子被電離，產(chǎn)生正離子和電子。氣體分子的電離用于測(cè)量輻射量。期望檢測(cè)器包括電離室、GM計(jì)數(shù)器、正比計(jì)數(shù)器等類型。

電離室
在電離室中，正離子和電子被吸引到電極上并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。由于被放射線的能量電離的正離子和電子的數(shù)量直接變成電信號(hào)，因此可以獲得幾乎與放射線的能量成比例的信號(hào)強(qiáng)度。換句話說(shuō)，可以掌握放射線的能量。但缺點(diǎn)是由于直接觀察電離，因此靈敏度較低。

GM計(jì)數(shù)管
GM計(jì)數(shù)管與電離室一樣充滿氣體，但通過(guò)在電極之間施加高電壓，電離產(chǎn)生的電子高速移動(dòng)，進(jìn)一步電離其他氣體分子。這將確保您獲得強(qiáng)勁的信號(hào)。

結(jié)果，一次電離導(dǎo)致電極之間產(chǎn)生一個(gè)脈沖。可以獲得很強(qiáng)的信號(hào)，但缺點(diǎn)是信號(hào)是脈沖，因此無(wú)法獲得有關(guān)輻射能量的信息。

在充滿正比反相氣體的檢測(cè)器中，如果適當(dāng)調(diào)節(jié)電極間施加的電壓，其他氣體分子在輻射電離后也發(fā)生電離，得到強(qiáng)信號(hào)，在這些條件下執(zhí)行測(cè)量的類型是正比計(jì)數(shù)器。

2. 閃爍探測(cè)器

閃爍探測(cè)器利用一種稱為“激發(fā)”的效應(yīng)，其中輻射為核周圍軌道上的電子提供能量，然后電子移動(dòng)到外軌道。設(shè)備的一個(gè)示例是閃爍測(cè)量?jī)x。

受輻射激發(fā)后發(fā)光的物質(zhì)稱為閃爍體。碘化鈉（NaI）晶體用作固體晶體閃爍體。當(dāng)輻射被閃爍體吸收時(shí)，原子由于電子激發(fā)而變得不穩(wěn)定，然后恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)，原子以光的形式發(fā)射能量。

這種微弱的光（光子）被光電倍增管放大并轉(zhuǎn)換成電流進(jìn)行測(cè)量。由于發(fā)射的光子數(shù)量與輻射的能量成正比，因此可以使用閃爍探測(cè)器獲知輻射的能量。

NaI 晶體具有吸濕性，因此將它們密封以防止其與空氣接觸。另一方面，設(shè)置入口窗作為輻射進(jìn)入的地方。入射窗由非常薄的低原子序數(shù)金屬制成，例如厚度約為100μm的鈹或鋁。