内容提示：为什么需求勘探器？为什么需求勘探器？为什么需求勘探器？为什么需求勘探器？辐射是人辐射是人无法直接感无法直接感知知知知的。的。有必要凭借电离辐射勘探器来将辐射转换成可可观测的信号观测的信号观测的信号观测的信号。无法直接感无法直接感有必要凭借电离辐射勘探器来将辐射转换成。信号类型：信号类型： 电信号电信号电信号电信号非电信号非电信号•径迹径迹•热释光热释光•照相乳胶照相乳胶•云室云室•气泡室气泡室运用勘探器，可获取如下信息：运用勘探器，可获取如下信息：①① 类型类型①① 类型类型(α、、β、、γ、中子  强度强度强度强度(注量率、源强注量率...

　　为什么需求勘探器？为什么需求勘探器？为什么需求勘探器？为什么需求勘探器？辐射是人辐射是人无法直接感无法直接感知知知知的。的。有必要凭借电离辐射勘探器来将辐射转换成可可观测的信号观测的信号观测的信号观测的信号。无法直接感无法直接感有必要凭借电离辐射勘探器来将辐射转换成。信号类型：信号类型： 电信号电信号电信号电信号非电信号非电信号径迹径迹热释光热释光照相乳胶照相乳胶云室云室气泡室气泡室运用勘探器，可获取如下信息：运用勘探器，可获取如下信息：①① 类型类型①① 类型类型(、、、、、中子  强度强度强度强度(注量率、源强注量率、源强)  能量能量能量能量(662keV、  时刻特性时刻特性时刻特性时刻特性、中子)、1.33MeV)什么是电离辐射勘探器？什么是电离辐射勘探器？什么是电离辐射勘探器？什么是电离辐射勘探器？/ 1981将被测的将被测的射线称之为称之为电离辐射勘探器电离辐射勘探器电离辐射勘探器电离辐射勘探器，简称射线射线射线转换为转换为可观测信号可观测信号可观测信号可观测信号的特别器材，的特别器材，，简称勘探器勘探器勘探器勘探器。。。。勘探器是怎样构成信号的？勘探器是怎样构成信号的？勘探器是怎样构成信号的？勘探器是怎样构成信号的？①辐射粒子射入射入“敏体积敏体积”敏体积敏体积”①辐射粒子“灵““灵灵””灵② 入射粒子与活络体积内的作业介质的作业介质相互效果丢失能量并构成丢失能量并构成电离或激起激起激起激起② 入射粒子与活络体积内相互效果相互效果相互效果，电离或电离或电离或，③ 勘探器经过本身特有的③ 勘探器经过本身特有的作业机制机制机制机制将入射粒子的电离或激起效果转化为发效果转化为某种输出信号作业作业作业将入射粒子的电离或激某种输出信号某种输出信号某种输出信号。。各类探各类勘探器研测器研讨的主究的首要内容要内容要内容要内容各类探各类勘探器研测器研讨的主究的主 在学习各种勘探器时，在学习各种勘探器时，应把握四方面的内容：应把握四方面的内容：应把握四方面的内容：应把握四方面的内容：在学习各种勘探器时，在学习各种勘探器时，① 勘探器的① 勘探器的作业机制 入射粒子的能量转换为输出信号的号的物理进程物理进程物理进程物理进程时怎样的？ 是谁是谁带着带着带着带着了咱们需求的关于射线的信息？线的信息？作业机制作业机制作业机制入射粒子的能量转换为输出信时怎样的？了咱们需求的关于射按勘探介质和效果机按勘探介质和效果机制，勘探器可分为：制，勘探器可分为：制，勘探器可分为：制，勘探器可分为：按勘探介质和效果机按勘探介质和效果机①①气体电离勘探器气体电离勘探器①①气体电离勘探器气体电离勘探器②②②②闪耀体勘探器闪耀体勘探器闪耀体勘探器闪耀体勘探器②②②②闪耀体勘探器闪耀体勘探器闪耀体勘探器闪耀体勘探器电子－离子对电子－离子对电子－离子对电子－离子对/ 1982② 勘探器输出② 勘探器输出信号的特色对信号的预算及涨落剖析对信号的预算及涨落剖析信号的特色信号的特色信号的特色，包含，包含③ 勘探器的③ 勘探器的首要性能首要性能首要性能首要性能④ 勘探器的④ 勘探器的典型运用典型运用典型运用典型运用③③半导体勘探器半导体勘探器③③半导体勘探器半导体勘探器Charge CarrierCharge Carrier（信息）载流子（信息）载流子（信息）载流子（信息）载流子榜首打拿极收集到的电子榜首打拿极收集到的电子榜首打拿极收集到的电子榜首打拿极收集到的电子电子－空穴对电子－空穴对电子－空穴对电子－空穴对 气体电离勘探器：气体电离勘探器：气体电离勘探器：气体电离勘探器： 以以气体为作业介质气体为作业介质气体为作业介质气体为作业介质，由入射粒子在其中发生的，由入射粒子在其中发生的电离效应出出电信号电信号电信号电信号的勘探器。的勘探器。 依照发生信号的作业机制，可分为：依照发生信号的作业机制，可分为：电离室G G- -M M计数器计数器G G- -M M计数器计数器等。等。电离效应电离效应电离效应引起输引起输电离室电离室电离室、、正比计数器正比计数器正比计数器正比计数器、、历史悠久历史悠久历史悠久历史悠久是最早被运用的射线勘探器是最早被运用的射线勘探器居里配偶发现放射性同位素钋和镭时居里配偶发现放射性同位素钋和镭时居里配偶发现放射性同位素钋和镭时居里配偶发现放射性同位素钋和镭时，用到了电离室用到了电离室Chadwick 发现中子时，用G-M计数器来丈量质子来丈量质子仍在运用仍在运用仍在运用仍在运用剂量仪中的G-M计数器剂量仪中的G-M计数器丈量中子的BF丈量中子的BF3 3、器器集装箱检测体系的气体电离室勘探器勘探器/ 1983不断发展不断发展不断发展不断发展 1992年，法国科学家G. Charpak(夏帕克)因创造多丝气体正比室取得诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖 1997年，Cern的科学家Sauli创造GEM勘探器1997年，Cern的科学家Sauli创造GEM勘探器 BNL的RHIC-STAR试验：MRPCBNL的RHIC-STAR试验：MRPC1992年，法国科学家G. Charpak(夏帕克)因创造多丝气体正比室取得，Chadwick 发现中子时，用G-M计数器、3 3He正比计数He正比计数集装箱检测体系的气体电离室 8 气体电离勘探器8 气体电离勘探器8.1 气体中离子与电子的运动规则气体中离子与电子的运动规则8 2 电离室的作业机制和输出回路电离室的作业机制和输出回路8.2 电离室的作业机制和输出回路电离室的作业机制和输出回路/ 19848.3 脉冲电离室脉冲电离室8.4 累计电离室累计电离室8.5 正比计数器正比计数器8.6 G-M计数管G-M计数管 8.1 气体中离子与电子的运动规则气体中离子与电子的运动规则一．气体的电离与激起载流子的发生载流子的发生载流子的发生载流子的发生二．气体中离子、电子的漂移与分散运动/ 1985载流子的移动载流子的移动载流子的移动载流子的移动三．气体放电载流子的载流子的“载流子的载流子的““增多增多”“增多增多””” 逐个. 气体的电离与激起（气体的电离与激起（载流子的发生载流子的发生））电离丢失的成果电离丢失的成果：电离丢失的成果电离丢失的成果：电离丢失的成果电离丢失的成果：电离丢失的成果电离丢失的成果：①使气体原子发生激起后宣布光子（或许构成光致电离）。后宣布光子（或许构成光致电离）。②使气体原子发生电离，构成电子、离子对，称之为“原电离原电离”。③原电离有或许发生射线（什么是射线？）， 射线能够再次使气体原子构成电离，称为“次电离能够再次使气体原子构成电离，称为“次电离：：：：激起，不构成电子、离子对，但退激①使气体原子发生激起激起，不构成电子、离子对，但退激X射线、中子能够直接被丈量吗？吗？X射线、中子能够直接被丈量不可，需求首要转换为不可，需求首要转换为次级电子、重带电粒子次级电子、重带电粒子次级电子、重带电粒子次级电子、重带电粒子带电粒子在介质中丢失能量的方法有哪方法有哪四种四种四种四种？（请回忆第6章）？（请回忆第6章）带电粒子在介质中丢失能量的电离丢失电离丢失电离丢失电离丢失是带电粒子在气体电离勘探器中的首要反响要反响是带电粒子在气体电离勘探器中的主/ 1986次电离”。次电离”。②使气体原子发生电离，构成电子、离子对，称之为“原电离原电离”。③原电离有或许发生射线（什么是射线？）， 射线 被激起原子的退激方法被激起原子的退激方法1) 辐射光子辐射光子发射波长挨近 这些光子又或许在周围介质中打出这些光子又或许在周围介质中打出光电子 或被某些气体分子或被某些气体分子吸收吸收吸收吸收而使分子发射波长挨近紫外光紫外光紫外光紫外光的光子光电子光电子光电子而使分子离解离解离解离解的光子2) 发射俄歇电子发射俄歇电子3) 亚稳态原子的退激亚稳态原子的退激均在均在均在均在10内完结内完结内完结内完结101010- -9 9- -9 9秒秒秒秒对子子子子的奉献的奉献怎么？怎么？怎么？怎么？对对对载流载流载流载流的奉献的奉献/ 1987 亚稳态亚稳态亚稳态亚稳态：某些激起态不能（难以）发生直接回到基态或较低能级的跃迁能级的跃迁：某些激起态不能（难以）发生直接回到基态或较低第二类非弹性磕碰第二类非弹性磕碰第二类非弹性磕碰第二类非弹性磕碰：能量为E能量为E亚电离电位低于E电离电位低于E亚亚稳态原子或许将自己的亚稳态原子或许将自己的亚稳态激起能传给它们能传给它们能传给它们能传给它们，构成它们的，构成它们的激起或电离而自己则回到了而自己则回到了基态基态基态基态。：当处于亚稳态(当处于亚稳态()的原子与其它激起电位或亚的气体原子磕碰时，的气体原子磕碰时，亚)的原子与其它激起电位或亚稳态激起亚稳态激起亚稳态激起激起或电离激起或电离激起或电离，，。升到更高的能级，答应（概率大）跃迁：许（概率大）跃迁：榜首类非弹磕碰榜首类非弹磕碰吸收光子吸收光子升到更高的能级，允 电离丢失的成果：电离丢失的成果：电离丢失的成果：电离丢失的成果：①使气体原子发生激起激后宣布光子（或许构成光致电离）。激后宣布光子（或许构成光致电离）。②使气体原子发生电离，构成电子、离子对，称之为“原电离原电离”。③原电离有或许发生射线（什么是射线？）， 射③原电离有或许发生射线（什么是射线？）， 射线能够再次使气体原子构成电离线能够再次使气体原子构成电离线能够再次使气体原子构成电离线能够再次使气体原子构成电离，激起，不构成电子、离子对，但退激起，不构成电子、离子对，但退①使气体原子发生激起②使气体原子发生电离，构成电子、离子对，称之为“原电离原电离”。称为称为“，称为称为“次电离次电离次电离次电离”次电离次电离次电离次电离”/ 1988。。总电离总电离 =原电离原电离+次电离次电离比电离：比电离：单位长度途径内发生的离子对数。对对对对载流子载流子载流子载流子的首要奉献首要奉献首要奉献首要奉献的的的 发生的离子对数目发生的离子对数目若能量为若能量为E E0 0的入射粒子将能量的入射粒子将能量悉数丢失介质中时，发生的介质中时，发生的均匀电子－离子对数均匀电子－离子对数为：悉数丢失在气体在气体0NE W电离能电离能电离能电离能W W：：带电粒子在气体中发生一电子离子对所需的离子对所需的均匀能量带电粒子在气体中发生一电子均匀能量均匀能量均匀能量。。对不同的气体，对不同的气体，W W大约为大约为3030eVeV气体气体气体气体w( )w( )w(X,  )w(X,  )w( )w( )I0(eV)I0(eV)重要特性：重要特性：重要特性：重要特性：最低电离电位离电位最低电/ 198能量能量能量。9He46.0 0.541.5 0.429.9+0.524.5Ne35.7 2.636.2 0.428.6 821.6Ar26.3 0.126.2 0.215.8O232.3 0.131.8 0.331.5 212.5CH429.1 0.127.3 0.312.8C2H428.03 0.0526.3 0.312.2空气空气34.98 0.0533.73 0.1536.0 0.4对对同种气体同种气体同种气体同种气体，不同品种或能量不同品种或能量不同品种或能量不同品种或能量的带电粒子的的带电粒子的均匀电离能根本不均电离能根本不变变变变。。能够据此来丈量入射带电粒子的的能量。，均匀匀匀电离能根本不均电离能根本不能够据此来丈量入射带电粒子 法诺因子法诺因子假如射线交给气体的一切能量都用来电离电离最小电离电位最小电离电位最小电离电位最小电离电位假如射线交给气体的一切能量都用来电子离子对的数目电子离子对的数目N N是怎样的散布？是怎样的散布？①① 激起激起①① 激起激起：耗费的能量没有添加：耗费的能量没有添加N②② 电离（但只一次）电离（但只一次）②② 电离（但只一次）电离（但只一次）：耗费的能量添加了加了N但添加的但添加的“加了加了N，，但添加的但添加的“最低电离能最低电离能：耗费的能量增“价值价值””超越了“价值价值””超越了超越了超越了N是个准确值是个准确值遵守法诺散布遵守法诺散布！N遵守法诺散布遵守法诺散布！！！/ 1981020EWF 离子对数的方差离子对数的方差不同气体的法诺因子不同气体的法诺因子F F介于介于0 0. .2 2～F F介于介于0 0. .2 2～～0 0. .5 5之间～0 0. .5 5之间之间之间。。③③ 电离（后续还有电离（后续还有③③ 电离（后续还有电离（后续还有 电离）能量添加了能量添加了N，但添加的“价值”超越（但更挨近）了最低电离能超越（但更挨近）了最低电离能电离）电离）电离）：耗费的：耗费的，但添加的“价值” 电离还没有完毕电离还没有完毕在原电离和次电离之后，电离并没有完毕，还有其它的电离进程：离进程：在原电离和次电离之后，电离并没有完毕，还有其它的电光致电离光致电离：光致电离光致电离：介质中原子吸收一个光子，放出一个电子而电离。介质中原子吸收一个光子，放出一个电子而电离。Cs原子的电离电位最低：3.88eVCs原子的电离电位最低：3.88eV；相应的光子波长为3184 ，在紫外区；相应的光子波长为3184 ，在紫外区；紫外光或能量更高的光才干发生光致电离。紫外光或能量更高的光才干发生光致电离。；；；/ 19811紫外光子能量较低，光致电离发生的电子动能很低，一般不能再引起新的电离或激起。很低，一般不能再引起新的电离或激起。紫外光子能量较低，光致电离发生的电子动能离子反应离子反应：离子反应离子反应：正离子有或许在阴极外表再次发生电子。正离子有或许在阴极外表再次发生电子。 电离发生的电子在电场中运动还能够再发生电离电离发生的电子在电场中运动还能够再发...