輻射探測器

輻射探測器給出信息的方式，主要分為兩類：一類是粒子入射到探測器后，經過一定的處置才給出為人們感官所能接受的信息。例如，各種粒子徑跡探測器，一般經過照相、顯影或化學腐蝕等過程。還有熱釋光探測器、光致發光探測器，則經過熱或光激發才能給出與被照射量有關的光輸出。這一類探測器基本上不屬於核電子學的研究範圍。另一類探測器接收到入射粒子后，立即給出相應的電信號，經過電子線路放大、處理，就可以進行記錄和分析。這第二類可稱之為電探測器。電探測器是應用最廣泛的輻射探測器。這一類探測器的問世，導致了核電子學這一新的分支學科的出現和發展。

能給出電信號的輻射探測器已不下百餘種。最常用的主要有氣體電離探測器、半導體探測器和閃爍探測器三大類。早在1908年，氣體電離探測器就已問世。但直到1931年脈衝計數器出現后才解決了快速計數問題。1947年，閃爍計數器的出現，由於其密度遠大於氣體而大大提高了對粒子的探測效率。最顯著的是碘化鈉(鉈)閃爍體，對γ射線還具有較高的能量分辨本領。60年代初，半導體探測器的研製成功，使能譜測量技術有了新的發展。現代用於高能物理、核物理和其他科學技術領域的各種類型探測器件和裝置，都是基於上述三種類型探測器件經過不斷改進創新而發展起來的。申 請 (專利) 號： 03127856申 請 日： 20030812名 稱：輻射探測器公 開 (公告) 號： 1484321公開(公告)日： 20040324國 際 分 類 號： H01L 31/00,H01L 27/14,G01J 1/02,G01T 1/00,A61B 6/00範疇分類號：申請(專利權)人：株式會社島津製作所地 址： ()日本京都府發 明 (設計)人：佐藤賢治，佐藤敏幸國家/省市< SPAN>

權利要求

一種用於探測入射輻射的空間分佈的輻射探測器，這個輻射探測器包括：一個輻射敏感的半導體；在半導體的一個表面上形成的公共電極，用於接納偏置電壓；在半導體的另一個表面上形成的多個分段式電極，用於輸出在半導體內由入射輻射產生的電荷，作為電信號；和，一個光照射機構，用於至少在輻射探測期間發射光。

輻射探測器的主要性能是探測效率、解析度、線性響應、粒子鑒別能力。將輻射能轉換為可測信號的器件。探測器的基本原理是，輻射和探測介質中的粒子相互作用，將能量全部或部分傳給介質中的粒子，在一定的外界條件下，引起宏觀可測的反應。對於光學波段，輻射可以看作光子束，光子的能量傳給介質中的電子，產生所謂光子事件，輻射能轉變為熱能（如熱電偶）、電能（如光電流和光電壓）、化學能（感光乳膠中銀顆粒的生成），或者另一種波長的輻射（熒光效應）。根據這些能量和輻射，設計各種不同器件，以測量天體的輻射能量。

探測效率

探測器探測到的粒子數與在同一時間間隔內入射到探測器中的該種粒子數的比值。它與探測器的靈敏體積、幾何形狀和對入射粒子的靈敏度有關。一般要求探測器具有高探測效率。但在一些特殊場合，如在極強輻射場下，則要求探測器具有較低的靈敏度。指光子和探測器在作用的初始過程中，產生的光子事件數和入射光子數之比。它描述探測器接收和記錄信息的能力。入射光子有可能穿透介質或被介質反射。有時介質要吸收幾個光子引起一次光子事件，有時產生的光子事件未被檢測，所以一般探測器的量子效率小於1。解析度

①能量分辨：分辨其能量非常接近的粒子的能力；②空間分辨（位置分辨）：精確給出粒子入射位置的能力；③時間分辨：能精確給出粒子到達時間的能力。上述這些指標一般用測出譜線的半高寬(FWHM)和十分之一高寬(FWTM)表示。線性響應

探測器給出的信息在一定範圍內與入射粒子的能量、強度或位置成線性關係的程度，一般稱為能量線性、強度線性或位置線性。粒子鑒別能力

一定類型的探測器只對某些種類的入射粒子靈敏，而對其他粒子不靈敏，或是隨入射粒子種類的不同而給出信息的形式不同，這樣就便於有選擇地探測所需要的粒子而排除其他不必要的核輻射干擾。

響應度　又稱靈敏度，等於探測器輸出信號和入射輻射功率之比。輻射功率增加時，輸出信號也成正比地增加，這樣的探測器稱為線性的，否則稱為非線性的。

分光響應　又稱分光靈敏度，指單色輻射作用時探測器的靈敏度。它表徵探測器對不同波長輻射的響應特性。分光響應隨波長變化的探測器，稱為選擇性的，反之稱為非選擇性的。以探測器最敏感波長處的響應為單位的分光響應，稱為相對分光響應。

探測率　等於探測器能探測的最小輻射功率的倒數。任何探測器都有雜訊，比雜訊起伏平均值更小的信號實際上檢測不出來。產生如雜訊那樣大的信號所需的輻射功率，稱為探測器能探測的最小輻射功率，或稱等效雜訊功率。有時用探測率描述探測器的靈敏度。

一般還要求輻射探測器具有抗輻照損傷和對各種環境條件的適應能力，如溫度、濕度、光照、耐腐蝕和機械振動等。具有成像功能，是現代新型探測器的一個特點。這種探測器已用於中子照相、γ照相、X 衍射和電子顯微鏡等方面。因此，它的應用範圍也早已超出核科學領域，而擴展到其他學科研究和有關國民經濟部門。

中國輻射探測器的研究工作是在50年代初期開展起來的，先後研製成功原子核乳膠、蓋革計數管、碘化鈉（鉈）閃爍體等。到50年代末至60年代初，又先後開展了其他各種閃爍體、光電倍增管和半導體探測器等的研究工作。中國在核武器研究中，已基本上使用本國研製的各種輻射探測器。

核輻射探測器發展趨勢主要是：①研究同時能給出入射粒子位置、能量、時間等多種信息的組合型探測器和探測裝置。②充分利用電子技術與計算機技術的新成就，提高對探測器所提供的信息進行分析、處理的精確度，速度和對信息的利用率。微電子技術正促進微型化探測器的出現。③尋求更理想的探測介質和探測機制，研製超導探測器。

1、自然現象 自然界中的一切物體，只要溫度在絕對溫度零度以上，都以電磁波的形式時刻不停地向外傳送熱量，這種傳送能量的方式稱為輻射。物體通過輻射所放出的能量，稱為輻射能，簡稱輻射。輻射按倫琴/小時(R)計算。輻射有一個重要的特點，就是它是“對等的”。不論物體(氣體)溫度高低都向外輻射，甲物體可以向乙物體輻射，同時乙也可向甲輻射。這一點不同於傳導，傳導是單向進行的。任何已經遭遇輻射的人都應用肥皂和大量清水徹底沖洗整個身體，並立即尋求醫生或專家的幫助 !

輻射能被體物吸收時發生熱的效應，物體吸收的輻射能不同，所產生的溫度也不同。因此，輻射是能量轉換為熱量的重要方式。輻射傳熱（radiant heat transfer）依靠電磁波輻射實現熱冷物體間熱量傳遞的過程，是一種非接觸式傳熱，在真空中也能進行。物體發出的電磁波，理論上是在整個波譜範圍內分佈，但在工業上所遇到的溫度範圍內，有實際意義的是波長位於0.38～1000μm之間的熱輻射，而且大部分位於紅外線(又稱熱射線)區段中0.76～20μm的範圍內。所謂紅外線加熱，就是利用這一區段的熱輻射。研究熱輻射規律，對於爐內傳熱的合理設計十分重要，對於高溫爐操作工的勞動保護也有積極意義。當某系統需要保溫時，即使此系統的溫度不高，輻射傳熱的影響也不能忽視。如保溫瓶膽鍍銀，就是為了減少由輻射傳熱造成的熱損失。

輻射是以電磁波的形式向外放散的。是以波動的形式傳播能量。無線電波和光波都是電磁波。它們的傳播速度很快，在真空中的傳播速度與光波(3×1010厘米/秒)相同，在空氣中稍慢一些。

電磁波是由不同波長的波組成的合成波。它的波長範圍從10E-10微米(1微米=10E-4厘米)的宇宙線到波長達幾公里的無線電波。Υ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線，超短波和長波無線電波都屬於電磁波的範圍。肉眼看得見的是電磁波中很短的一段，從0.4-0.76微米這部分稱為可見光。可見光經三稜鏡分光后，成為一條由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成的光帶，這光帶稱為光譜。其中紅光波長最長，紫光波長最短，其它各色光的波長則依次介於其間。波長長於紅光的(>0.76微米)有紅外線有無線電波；波長短於紫色光的(<0.4微米)有紫外線，Υ射線、X射線等。這些輻射雖然肉眼看不見，但可用儀器測出。

太陽輻射波長主要為0.15-4微米，其中最大輻射波長平均為0.5微米；地面和大氣輻射波長主要為3-120微米，其中最大輻射波長平均為10微米。習慣上稱前者為短波輻射，後者為長波輻射。

危害

在輻射源集中的環境中工作、學習、生活的人，容易失眠多夢、記憶力減退、體虛乏力、免疫力低下等，其癌細胞的生長速度比正常人快二十四倍。一個健康的可以抵擋短暫的5000R負荷，但僅700R的劑量都足以使一個健康的人受到致命的威脅，但每個人的身體抵抗能力不同，每個人會出現不同程度的癥狀。一般受到電磁輻射污染會引起頭疼、失眠、心率不齊等中樞神經的問題。同時，對於有些人的眼睛可能產生影響，出現視力下降、皮膚病等現象，重的還有可能致癌。對於孕婦可能導致流產，安裝了心臟起博器的老人尤其要注意。同時，不同的人或同一人在不同年齡段對電磁輻射的承受能力是不一樣的，即使在超標環境下，也不意味著所有人都會得病，因此大可不必對電磁輻射“草木皆兵”。但是，對老人、兒童、孕婦或裝有心臟起搏器的病人，對電磁輻射敏感人群及長期在超劑量電磁輻射環境中工作的人應採取防患措施。

預防

隨著科技的高速發展，各種各樣的科技產品、家用電器走入人們的生活，這一切都大大地提高了人們的工作效率、改善了人們的生活，不敢想象，如果沒有了這些帶電設備人們的生活將會怎樣？可是隨著城市周圍的高壓電、發射塔越來越高，家中的電器設備越來越多，人們感到便利的同時，也在受著傷害。目前電磁輻射污染已成為繼水、空氣、雜訊之後的第四大環境污染。如果有一天，您所住的房屋突然被告知處在比較嚴重的電磁輻射當中，您會怎麼樣呢？這些眾多的家用電器中您能找出輻射量比較高的電器都是哪些嗎？什麼是電磁輻射？專業的角度來講，電磁輻射就是能量以電磁波的形式通過空間傳播的現象。在我們家中幾乎任何的電器都會產生電磁輻射。比如微波爐、電視機、電腦、手機等！

防護服：包括外衣、馬甲、圍裙、孕婦裝等，由特殊纖維製成，具有較好的防電磁輻射、抗靜電作用。尤其是有微波爐的家庭，最好配備防護圍裙，可有效防止電磁輻射。對於孕婦來說如果接觸電器設備，一定要穿上防護肚兜或防護裝，保證胎兒的健康生長。防輻射屏：具有防輻射、防靜電、防強光等多種作用，對保護視力也有一定的效果。

另外一個方法就是要注意時間和距離。

傷害程度與時間成正比，也就是說接觸電磁輻射的時間越長，受到的傷害越大。而與距離成反比，距離拉大十倍，受到的輻射就是原來的百分之一，距離拉大一百倍，受到的輻射就是萬分之一。

1·《常用核電子技術》 席德明、許廷寶、郭瑞琪；科學出版社，北京，1982。