1、第一章、探測器信號與前置放大器11、核輻射探測器概述核輻射與物質(zhì)的相互作用； 電離、激發(fā)、光電效應(yīng)能量電荷；核輻射粒子通過介質(zhì)時沉積部分或全部能量產(chǎn)正、負(fù)電荷對。收集電荷，形成電信號；測量電信號，可獲得核輻射粒子所攜帶的信息。2常用探測器脈沖電離室（電離）正比計數(shù)器 （電離）半導(dǎo)體探測器 （電離）閃爍探測器 （激發(fā)，光電效應(yīng)）3脈沖電離室探測帶電粒子氣體的平均電離能: 20 - 40eV非帶電粒子？4正比計數(shù)器電離 氣體放大氣體放大倍數(shù) 101-103探測更低能量粒子5半導(dǎo)體探測器“固體電離室”電子-空穴對平均電離能: Si(室溫） 3.61eVGe(77K) 2.96eV6閃爍探測器原子激發(fā)

2、發(fā)射光子光電轉(zhuǎn)換倍增平均光能輸出額 3000/MEV光陰極靈敏度 f(l)倍增系數(shù) 7探測器等效電路 為一個輻射粒子在探測器中產(chǎn)生的電流信號，CD為探測器輸出電容,一般從幾個 pF到幾十 pF，RD為探測器輸出電阻,一般從幾百千歐姆至幾百兆歐姆，Q為一個粒子產(chǎn)生的電荷量，正比于輻射粒子沉積在探測器中的能量。 8探測器輸出信號的基本特性輸出信號的幅度探測器的固有能量分辨探測器的線性和穩(wěn)定性時間特性（電流波形）9探測器信號幅度輸出信號的幅度取決于：探測器中的介質(zhì)粒子沉積的能量入射粒子在探測器介質(zhì)中產(chǎn)生電荷對的平均對數(shù)為：其中E為入射粒子在介質(zhì)中沉積的能量， 為平均電離能 ，A為探測器次級效應(yīng)的倍增

3、系數(shù)。10探測器信號幅度定義單位能量（如1Mev）產(chǎn)生的平均電荷對數(shù)對于閃爍探測器其中 為光電倍增管的平均倍增系數(shù)， 為光電倍增管光陰極得到的電子數(shù)與入射粒子沉積在閃爍體中能量之比：11探測器的能量-電荷轉(zhuǎn)換系數(shù)對于1MeV的能量沉積，各探測器中產(chǎn)生的電荷：脈沖電離寶：3104 電子離子對正比計數(shù)器：3104A 電子離子對半導(dǎo)體探測器：3105 電子空穴對閃爍計計數(shù)器： 脈沖電離寶：0.25mV正比計數(shù)器：25mV(設(shè)A = 100)閃爍計數(shù)器：0.25V(設(shè)M = 105)半導(dǎo)體探測器：2.5mV輸出信號的幅度為：若探測器輸出端電容CD=20pF，可估算得到上述四種探測器輸出電壓信號幅度大致

4、為：12固有能量分辨電荷產(chǎn)生過程存在著隨機(jī)性，產(chǎn)生的電荷對數(shù)N的分布 ：探測器的固有能量分辨定義為：13從測量的角度考慮V的分布f(V)與f(N)相同，也是高斯分布從實際測量的電壓幅度譜得到的能量分辨：幾種探測器能量分辨的典型值：脈沖電離寶：35%(0.1Mev)正比計數(shù)器：1420%(5.9Kev)Ge(Li)半導(dǎo)體探測器：0.1%(1.33Mev)Nal閃爍探測器：78%(662Kev)14探測器的線性和穩(wěn)定性線性電荷對數(shù)平均值與所消耗粒子能量的線性程度電離室和半導(dǎo)體探測器具有較好的線性 0.015%閃爍體 1%穩(wěn)定性受環(huán)境溫度和電源電壓變化的影響15探測器的時間特性電荷的收集過程 電流波

5、形基本原理，電荷在外電場作用下漂移受探測器的介質(zhì)，結(jié)構(gòu)和機(jī)理影響16電離室輸出波形含有快慢兩種成分分別在ms和ms量級波形和粒子入射位置有關(guān)17正比計數(shù)器輸出波形 iD(t)主要成分為倍增離子電流。A為常數(shù)(外加電壓、探測器內(nèi)部氣壓等有關(guān))a,b 為幾何尺寸，b2約為a2的105倍T一般為0.11ms 持續(xù)時間近似取從最大到1%這部分，即為0.1s1s，與粒子入射位置無關(guān)信號的產(chǎn)生時刻相對與粒子入射時刻有延遲,最大約為0.1s1s18閃爍探測器的電流波形其中Ti為光電倍增管電子平均渡越時間，sT為渡越時間漲落的偏差。t0為閃爍體熒光衰變時間常數(shù)。電流持續(xù)時間取決于sT 和t0，兩者都在1100ns量級，因而電流持續(xù)時間在1100ns量級。19電流波形的近似當(dāng)外電路的時間常數(shù) 電流持續(xù)時間，進(jìn)一步近似:Dt0 d(t)函數(shù)的性質(zhì)：采樣性：對于任意函數(shù)頻譜為常數(shù)，即為“白譜”20探測器性能比較電離室正比計數(shù)管閃爍探測器半導(dǎo)體探測器能量-電荷轉(zhuǎn)換系數(shù)3104 電子離子對/MeV比電離室大A倍300光電子/MeV3105 電子空穴對/MeV固有能量分辨