44闪烁探测器详解.ppt

四、探测效率 五、时间测量 发光衰减时间快的闪烁体，可以用于定时测量 有快成份的无机闪烁体如：BaF2，CsF2等（1-10ns），可测带电粒子和?的时间信息。 有机闪烁体，~ns，可做成大面积，探测带电粒子的时间信息。 时间分辨包括电子学系统 脉冲前沿过甄别阈的时间受到电子学的两个因素的影响。 时间分辨的测量 小块闪烁体可采用级联?射线源测量 与粒子的入射能量即光强有关 1. 用快PMT加示波器做相对参考测量 脉冲达到最大值的时刻为 用已知?f的闪烁体推算出测量系统的?RC，然后再测量样品的?f。 测量中?RC应尽量大。 简单但误差大，尤其是参考样品与待测样品的衰减时间相差较大时；无法确定多组分光的衰减时间 2. 单光子测量法 采用级联?射线源 调节装置，使得一个?射线激发只接受一个光子。这个单光电子信号的时间分布反映了发光衰减时间。 保证单光子是关键。设置上甄别阈，卡掉多光子信号。 调节小窗口，使得小窗口时的计数率为大窗口的5%，此时单光子的概率为97%。 精度取决于单光子信号端的PMT的单光子渡越时间涨落（~150ps）和时间零点的精度（~60ps）。 可测多组荧光成份 五、晶体的光输出和均匀性测量 晶体的光输出和均匀性影响能量分辨率 用单能?源测量 六、闪烁体的辐照效应 闪烁体在强辐照环境中随着辐照剂量的增加光输出会减弱。 闪烁体在辐照下，光透过率和吸收谱发生变化，导致光输出降低。（颜色发生变化） 一般用比较辐照前后光输出的变化来标定 样品的统计性，与原料、工艺相关。 剂量率要尽量与实际使用情况相当。大剂量率损伤大因不易恢复 辐照后需避光放置几天再测以减少自发荧光。 §4-5 闪烁探测器的应用 一、无机闪烁体的应用 1、量能器 晶体建造的全吸收型电磁量能器是十分典型的应用测量?光子和电子能量分辨可达 有机闪烁体作为取样量能器的灵敏层 2、粒子鉴别 ? 脉冲形状甄别 PSD（Pulse Shape Discrimination） 不同质量的粒子在闪烁体中具有不同的荧光发射，激发的光具有不同的发光衰减时间。利用此效应可以进行电子或γ射线与重粒子（n、?等）之间的区分 可用快慢两个成分来描述闪烁体的发光 电荷比较法对不同的粒子，有不同的电荷比值：Qf/Q，Qs/Q 全部电荷 部分电荷 t1为电流脉冲起始时间，t2一般在4?s以上，它与能量大小，脉冲幅度大小有关。 t3 和 t4介于t1，t2之间。 设置不同的积分时间 QADC: 相同积分时间，一路延迟，另一路不延迟 FADC读出 Flash ADC可在一个通道中进行高频率（可达1G）多次测量和A/D转换，将每一个电流脉冲随时间的变化经数字化后计录下来，即可进行波形信息获取。为脉冲形状辨别粒子开辟了崭新的空间。 例如： 右图为不同能量γ（电子）和α粒子Qt ,Qp的分布，及不同能量下的R。可以看出， 大200KeV时可以将γ和α明显地区分开来。 二、有机闪烁体的应用 1、闪烁光纤 近20年来得到两个方面的促进： 铅-闪烁光纤电磁量能器的研究。制作简单，造价便宜，性能中等。 新型高灵敏度、低噪声的光电器件的突破使得闪烁光纤可以应用于带电粒子的能量和径迹测量。 光纤性能和种类： 有机塑料光纤的直径（方光纤的边长）一般250?m~5mm，衰减长度2-4m。 纤芯材料可发不同颜色的光，匹配不同光波段灵敏的光电器件。 不发光的光导光纤 波长移位光纤 直径1mm的闪烁蓝光纤，耦合PMT读出，在1m远位置的最小电离能损可以得到5个光电子数；用双涂层光纤可得到~8p.e. 闪烁光纤的应用 铅-闪烁光纤电磁量能器（KLOE） 由铅层和闪烁光纤层组成。 能量分辨可达 有很好的时间分辨 120ps。 带电粒子径迹测量 U、V、R分别为左斜、右斜和直排 双R层可以得到~70?m的位置分辨 4个大单元可将半径压缩到50cm，从而压缩整个谱仪的尺寸。 2、飞行时间探测器 动量为p，质量分别为m1和m2的二个粒子飞行距离为L的时间差为： 当p mc 时, 低动量、飞行距离长、质量相差大的粒子易分辨 每个探测单元采用两端读出 tf与击中闪烁体的位置Z无关，当然traw的修正与Z有关。 3、触发系统 望远镜系统（提供计数、触发、定位和时间零点等） 大面积触发计数器 采用两端耦合PMT，给出粒子击中的平均时间（与位置无关）作为触发或时间零点 利用上下两层塑料闪烁体的时间差可排除宇宙线 小结 闪烁计数器时间快，效率高，能探测各种类型的带电粒子，也能探测中性粒子