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液体闪烁计数器进展简述

发布时间:2020-10-22 05:19 作者:真人麻将

  液体闪烁计数器进展简述第26 核电子学与探测技术NuclearElectronics&DetectionTechnology VoL26No.4 July2006 液体闪烁计数器进展简述 (淮安市二院,江苏淮安223300;2.空军后勤部,北京 100720;3.西安核仪器厂凯普公 司,陕西西安710061) 摘要:回顾了液体闪烁计数器的发展史,指出了符合电路的出现是其里程碑,综述 了国内外液体闪 烁计数器大致相似的软硬件,展望了我国液体闪烁计数器发展前景. 关键词:液体;闪烁;探测器;符合电路 中图分类号:TI.,812:2 文献标识码:A 文章编号:0258-0934(2006)04-0536-03 液体闪烁理论的提出19 世纪40 年代末,雷诺教授[1]及其同事 们首先提出:某些有机物质经稀释后,渗入放射 性核素,辐射粒子的能量就为溶剂分子所接受, 转变为激发能,然后溶剂分子再把这种激发 能转移给有机闪烁体溶质分子,使之激发.当 有机闪烁体分子退激时产生的荧光(这就是闪 烁名称的由来),可用来测定放射性核素的含 用液体闪烁方法测量辐射粒子的理论原理图见图1. 激发态亚稳态能量转换器 _辐射粒子—光量子卜—.退激闪荧光——光电子 闪烁液 液体闪烁方法测量辐射粒子的原理图由此可见:光量子的产量与吸收粒子的能位数(5000~7000min).当初的液体闪烁计 量成正比,而光电子数(脉冲束)又与光量子的数器,很难用于.H 示踪样品的测量.为 了提高 产量成正比.为此,工程技术人员可建立一套效率,降低本底,人们采用冷却水系统 来降低光 核电子学系统装置,用来专门分析记录这种成电倍增管的热电子噪声,用加厚屏蔽 比例关系的物理量.这就是至今已在仪器中,铜)等手段来减少仪器的本底计数,所以当时的 发展成为既与多学科密切相关,又独立分支的液体闪烁计数器做得很笨重,体积也 液体闪烁计数器问世早在1949 年美国Packard 公司和英国 Ekco 公司就研制出液体闪烁系统.最早生产 的N664B 型液体闪烁计数器是采用单个光电 倍增管,其效率只有10~20%,本底高到四 计数器问世来说,还是比M计数器前进了一 大步.其优点: 1)样品的自吸收可以忽略; 2)样品的散射可以不考虑; 3)可在整个47c 空间测量; 4)解决了射程短,能量低的软8 粒子的探 测难题. 符合相加电路的出现作者简介:卞正柱(1968一),男,江苏建 湖人,江苏1 口1H 淮安第二医院工程师,从事医疗仪器殴备科工作液体闪烁计数器发展到1953 这是液536 闪发展史上关键的一年,Packard 公司的海伯 特与海斯两人首创了符合型液闪电路.即在单 管型的基础上,他俩又增加了一个光电倍增管. 用两个光电倍增管水平安装对准样品进行测 量.经过符合单元的作用,使原来4 位数本底 降低到两位数本底,这是液体闪烁计数中对本 底测量的一个突破,为此,人们称符合电路是 液闪发展史上的里程碑. 让我们算一算,采用符合电路后的噪声降 低水平,公式: 为偶然符合后的噪声本底数;N1,N2 为光电倍增管热电子噪声数;r 为电路的符 合分辨时间. 令:N】一Nz=1.210min~,r:10ns,则 按上述公式算出:N 一0.048man0.1 rain~, 可见:热电子噪声对本底的贡献每有0.048脉冲,这在一般测量中可以忽略.注 意:符合分辨时间小了会影响探测效率,大了不 足以抑制噪声. 从1953 年起,又过了1O 年,液体闪烁计数 器发展到了1963 年.在这1O 年中,液体闪烁 计数器的在机构上有许多改进,但其中最重要 的要数脉冲相加电路的出现.这比简单的符合 型液闪的输出脉冲幅度长了一倍,因此信号 的噪声比也提高了一倍,使低能射线的探测效 率明显地提高,仪器的灵敏度和精确度更加得 到改善,尤其提高了双标记样品的分离能力. 脉冲相加电路的出现,被人们视为液闪发展 史上的又一个里程碑. 双碱阴极光电倍增管光电倍增管是把荧光光子转换为光电子并 被倍增的能量转换器,它由密封于对荧光是透 明的材料内的阴极,次阴极(倍增极)和阳极组 成.为有好的能量转换效率,光阴极涂有高电 子发射率的铯锑(Cs-Sb)物质,光阴极的响应 谱(吸收谱)要和闪烁体的发射谱相匹配,而一 般光电倍增管的光谱响应的最大波长在 400nm 左右,与初级闪烁体(PPO 或Bu-PBD) 发射荧光的最大波长(350~380nm)不相匹配, 故要加人次级闪烁体(POPOP)以改善匹配效 1965年,双碱阴极光电倍增管(K—Na—CS- Sb)的出现,其对光波的最高响应光谱左移,并 且光谱响应范围较宽(300~500nm),能与几种 常用的初级闪烁体的最大荧光波长较好匹配, 量子效率提高了约1/4.因此,就没有使用次 级闪烁体的必要了.但考虑到样品的杂质猝灭 等因素,还可以适当使用次级闪烁体和添加剂. 般有8~14级倍增级,每一级对电子的 放大倍数约2~6 倍,倍增级依次加高电压,以 收集倍增电子束,其总放大倍数可达10~10., 大大提高了对小信号脉冲的探测能力. 在探测B 粒子过程中,光电倍增管的暗电 流是一个重要指标.它是光电倍增管在没有接 受外来光子时,阴极和倍增极的自发的热电子 噪声,以及光反馈,离子反馈,极间漏电和场致 发射等噪声所形成的,对于双碱阴极光电倍增 管,其单电子噪声计数已降低到200s~,即: 1.210m.in-. 目前,光电倍增管要数英国的最好,其电真 空技术和其工艺是世界一流的,如 EMI9635QB 和EMI9804 就属于双碱阴极光电 倍增管(K-Na---Cs-Sb).北京核仪器厂的 52L 系列产品和北京滨松光子技术有限 公司的光电倍增管也属于这类管子.其优点 是:蓝光灵敏度高,光电转换效率好,工作高压 低,暗电流小和光谱响应范围较宽.双碱阴极 光电倍增管是液体闪烁计数器获得高效率,低 本底的关键元件,有了这种光电倍增管可以去 掉专门的冷却水装置,能使仪器在室温环境下 (恒温装置)正常工作. 我国的液体闪烁计数器我国的液体闪烁计数器技术是由科学家童 第周和牛满江从美国带来的.6O 年代分别由 中国科学院在北京与上海两地进行研制,到 1970 年由西安核仪器厂和中国科学院原子能 所联合作制出FJ-353 型液体闪烁计数器.它 比世界上第1 台液体闪烁计数器起步晚20 1981年,西安核仪器厂又研制出FJ 一2105 体闪烁计数器(配有微型计算机控制).这比世界上1971 年第一代微型机液闪晚了1O 但国外液体闪烁计数器进展的先进技术,在我国数家生产液闪的厂所均有反映r2]. 首先,液体闪烁计数器的换样机构,开始是 537 1953 年美国一Packard 公司采用100 个样品的 转盘式,到1962 年Beckmen 公司出现了链式 和抽屉式的换样机构,后来又发展到无轨道链 式换样机构;再后来又出现了LKB 广.-Wallac 司盒式换样机构.其次:测量系统,前述的符合相加电路和双 碱阴极光电倍增管,在我国液体闪烁计数中无 例外地均被应用.另外,仪器的放大器采用对 数型和准对数型(折线型)两种.这两种电荷灵 敏放大器对小脉冲均有较大的放大倍数,对大 脉冲均有较小的放大倍数,故对.H 和HC 两种 样品测量,能不改变增益而获得满意的结果. 仪器的测量分析道(单道能量分析器)为五路三 道,即有三个测量道,二个外道,统称三加二 电路.三个测量道的阈值和道宽根据被测核素 而定,供测量不同能量的核素或作双标记测量. 二个外道在样品测量时不工作.一旦样品测试 完毕,附设在铅罐中的珀Cs 和..Ra 约0.74 MSq,由电磁感应空气泵自动打入测量室,同 时两个外道进行lmin 猝灭校正计数.当计数 结束,即再退源后,进行lmin 的计数.这种以 记录外标准7 源所形成的康普顿电子在两道中 猝灭校正计数的方法,谓之外标准道比法.外 标准7 源产生的康普顿电子谱移动与样品的口 谱的移动方向是一样的.猝灭对两者的影响是 子计数的道比值来校正猝灭,这是一种较常见的猝灭校正方法. 仪器还具有自动扣除本底及低活性样 品自动甄别的功能;重复测量和自动测量完终 止号后自动打印功能和自动停机功能;自动断 电保护功能;正向通过和空位越过等功能,并配 有微处理机和CRT 显示装置,以快速计算和 监视自动运行过程. 35 年来,我国已研制成功了十多种型号的 液体闪烁计数器,生产了近千台符合型液闪. 其主要技术指标和各项功能均已接近了国际上 同类产品的水平.西安核仪器厂是我国生产液 体闪烁计数器最早的厂家,具有35 年的历史和 雄厚的技术力量.其各种型号的液闪仪占国内 市场的80,该厂已形成了从10 个样品(FJ 2115G),25个样品(FJ-21OlG;新型号:XH_ 6925 型),100 个样品(FJ-2107)到200 样品 (FJ 一2105)的液闪系列,并根据最新科技成果和 市场需要,不断地有新型液体闪烁计数器投放 市场.在市场预测上,预计西安核仪器厂生产 的新型的苹果型计算机液闪仪会较为畅销. f}-7c.双用(96 孔)液体闪烁计数器等高档液闪 将受到用户欢迎.XH-6925 液体闪烁计数器 将吸引大量用户.西安凯普机电有限责任公司 YS-2000 单个样品液闪计数器的售价目前为国 内同类产品的最低价格,也拥有一定的市场份 额.有朝一日,我国的县,地级医院普遍地配备 上液体闪烁计数器,那就到了液闪的黄金时 参考文献:[1]董家伦,等.液闪与超弱发光农用技术[].兰州: 甘肃科学出版社,1992. [2]赵志平,等.改进型液体闪烁测量仪的应用[c]// 全国第五届核仪器及其应用学术会议论文集,海南 海口,2005:218. [3]朱传新,等.BC-5OlA 液体闪烁体7 探测效率[J]. 核电子学与探测技术,2004,24(3):307. Generalizationofthedevelopmentofliquid-sparklingcounter BIANZheng-zhu,ZHANGJue,ZHANGJin-weP (1.thesecondhospitalofHu~anofJia,~gsuProw.223300,China, 2.Theairforcelog~fics,Be!00720,China,3.InstrumentofNuclearFactory ofXiall,TheCompanyofKaipu,XianofShaanxiProw.710061,China) AlmraetTI1ispaperincludesfiveparts.Itnotonlyrenewsthedevelopmenthistoryofllquid-s parkling counterbutrefersthattheappearanceofcoinddentcircuitisitsmilestone.Thepapersummariz esthere- sembledhardwareandsoftwareofliquid-sparklingcounterofindoorandoverseas.andprosp ectsthede- velopmentofliquid-sparklingcounterinourcountry. KeywOrds:liquidsdnfilhtiondetectorcoinddencecircuit 538


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