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液体闪烁计数器进展简述

发布时间:2020-11-12 02:26 作者:千亿app

  第26卷 第4期核电子学与探测技术V o l.26 No.4 2006年 7月Nu c l e a r e l e c t ron i c S D e t e c t ion f e chno logyJu ly 2006 液体闪烁计数器进展简述卞正柱1! 张 珏2! 张金卫3(淮安市二院9 江苏淮安22330032. 空军后勤部9 北京10072033. 西安核仪器厂凯普公司9 陕西西安710061) 摘要! 回顾了 液体闪烁计数器的发展史9 指出 了 符合电路的出 现是其里程碑9 综述了 国 内 外液体闪烁计数器大致相似的软硬件9 展望了 我国液体闪烁计数器发展前景O关键词! 液体3 闪烁3 探测器3 符合电路中图分类号! fL 81 2C2 文献标识码! A 文章编号! 0258 -0934(2006)04 -0536 -03收稿日 期!2005 -01 -13作者简介! 卞 正 柱(1968 ) 9 男 9 江苏 建湖 人9 江 苏淮安第二医院工程师9 从事医疗仪器设备科工作1 液体闪烁理论的提出19世纪40 年代末9 雷诺教授[1 及其同 事们首先提出 C 某些有机物质经稀释后9 渗入放射性核素9 辐射粒子的能量就为溶剂分子所接受9转 变 为 激发 能 9 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9 使之激发O 当有机闪烁体分子退激时产生的荧光(这就是H闪烁n名称的由 来)9 可用 来测定放射性核素的含量O用液体闪烁方法测量辐射粒子的理论原理图见图1O图1 液体闪烁方法测量辐射粒子的原理图 由 此可见C 光量子的产量与吸收粒子的能量成正比9 而光电子数(脉冲束) 又与光量子的产量成正比O 为此9 工程技术人员 可建立一套核电子学系统装置9 用 来专门 分析记录这种成比例关系的 物理量O 这就是至今已在仪器中9发展成为既与多学科密切相关9 又独立分支的具有本身特色的液闪探测技术O2 液体闪烁计数器问世早在1949 年 美 国 P a ck a rd 公 司 和 英 国ek co公司就研制 出 液体闪 烁系统O 最早生产的N664B型液体闪烁计数器是采用 单个光电倍增管9 其效率只有10%^20%9 本底高到四位数(5000^7000m in-1)O 当 初的 液体闪 烁计数器9 很难用于3-示踪样品的测量O 为了提高效率9 降低本底9 人们采用冷却水系统来降低光电倍增管的热电子噪声9 用加厚屏蔽层(铅M铁M铜)等手段来减少仪器的本底计数9 所以当时的液体闪烁计数器做得很笨重9 体积也大O 它 虽然是低水平的液体闪烁计数器9 但对液体闪烁计数器问世来说9 还是比G -M计数器前进了 一大步O 其优点C1)样品的自 吸收可以忽略32)样品的散射可以不考虑33)可在整个4T空间测量34)解决了射程短9 能量低的 软B粒子的 探测难题O3 符合相加电路的出现液体闪烁计数器发展到1953年9 这是H液635 闪 发展史上关键的一年 P a ck a rd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 N = 2N1N2C 式中 N 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 C为电路的 符合分辨时间 令 N1=N2=1.2104m in-1 C=10n S 则按上 述 公 式 算 出 N =0. 048 m in-10. 1m in-1 可见 热电子噪声对本底的 贡献每m in只有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10年 液体闪烁计数器发展到了1963年 在这10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 4 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 C S -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 故要加入次级闪 烁体 POPOP 以改善匹配效果 1965年 双碱阴极光电倍增管 K -Na C S -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 一般有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105^108 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-1 即 1.2104m in-1 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eM I 9635OB和eM I 9804就属于双碱阴极光电倍增 管 K -Na C S -Sb 北 京 核 仪 器 厂 的GDB -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 5 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 60 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F J -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年 1981年 西安核仪器厂又研制出F J -2105 型液体闪烁计数器 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10年 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 2 首先 液体闪烁计数器的换样机构 开始是735 1953年美国-P a ck a rd公司 采用100 个样品 的转盘式9 到1962 年B e ckm en公司 出 现了 链式和抽屉式的换样机构9 后来又发展到无轨道链式换样机构; 再后来又出 现了LKB1W a l l a c公司盒式换样机构O其次= 测量系统9 前述的符合相加电路和双碱阴极光电倍增管9 在我国液体闪烁计数中无例外地均被应用O 另 外9 仪器的 放大器采用 对数型和准对数型 折线型 两种O 这两种电荷灵敏放大器对小脉冲均有较大的放大倍数9 对大脉冲均有较小的放大倍数9 故对3-和14C两种样品测量9 能不改变增 益而获得 满意的 结果O仪器的测量分析道 单道能量分析器 为五路三道9 即有三个测量道9 二个外道9 统称G三加二H电路O 三个测量道的阈值和道宽根据被测核素而定9 供测量不同能量的核素或作双标记测量O二个外道在样品测量时不工作O 一旦样品测试完毕9 附 设 在 铅 罐 中 的137C S 和226R a 约0.74MB g9 由电磁感应空气泵自 动 打 入测 量室9 同时两个外道进行1m in猝灭校正计数O 当 计数结束9 即再退源后9 进行1m in的 计数O 这种以记录外标准Y源所形成的康普顿电子在两道中猝灭校正计数的方法9 谓之外标准道比法O 外标准Y源产生的康普顿电子谱移动与样品的B谱的移动方向是一样的O 猝灭对两者的影响是一致的9 因此可用 探测外标准Y源的康普顿电子计数的道比值来校正猝灭9 这是一种较常见的猝灭校正方法O仪器还具有自 动 G扣除本底H及G低活性样品自 动甄别H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9 并配有微处理机和CRf显示装置9 以快速计算和监视自 动运行过程O35年来9 我国已研制成功了 十多种型号的液体闪烁计数器9 生产了近千台符合型G液闪HO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O 西安核仪器厂是我国生产液体闪烁计数器最早的厂家9 具有35年的历史和雄厚的技术力量O 其各种型号的液闪仪占国内市场的80%9 该厂已 形成了 从10 个样品 F J -2115G 925 个 样 品 F J -2101G; 新 型 号=X- -6925型 9100 个 样 品 F J -2107 到200 样 品 F J -2105 的液闪系列9 并根据最新科技成果和市场需要9 不断地有新型液体闪烁计数器投放市场O 在市场预测上9 预计西安核仪器厂生产的新型的G苹果型计算机液闪 仪H会较为畅销OB-Y将受到 用 户 欢迎O X- -6925 液体闪 烁计数器将吸引 大量用户 O 西安凯普机电有限责任公司 3]双用 96孔 液体闪烁计数器等高档液闪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9 也拥有一定的市场份额O 有朝一日 9 我国的县~地级医院普遍地配备上液体闪烁计数器9 那就到 了 G液闪H的 黄金时代O参考文献! 1]董家伦9 等. 液闪与超弱发光农用 技术 M]. 兰州 =甘肃科学出 版社91992. 2]赵志平9 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9 海南海口92005=218. 3] 朱传新9 等. BC -501A液体闪 烁体Y探测效率 J].核电子学与探测技术S t rum en to f Nu c l e a r F a c to r yo f X i an9fh e Comp an yo f K a ipu9X i ano fSh a anx i P rov. 7100619Ch in a A b s t r a c t fh i S p ap e rin c lud e Sf iv ep a r t S. I t n o ton lyr ev i eW Sth e d ev e lopm en t h i S to ryo fl i gu id -Sp a rk l in gcoun t e rbu tr e f e r Sth a tth eapp e a r an c eo fco in c id en tc i r cu i ti Si t S m i l e S ton e. fh ep ap e rSumm a r i Z e Sth er e -S emb l ed h a rd W a r ean dSo f t W a r eo fl ig u id -Sp a rk l in gcoun t e ro find oo randov e r S e a S9andp ro Sp e c t Sth ed e -v e lopm en to fl igu id - Sp a rk l in gcoun t e rinou rcoun t r y.K e y w o r d s=l i gu idS c in t i l l a t iond e t e c to rco in c id en c ec i r cu i t835 液体闪烁计数器进展简述作者:卞正柱, 张珏, 张金卫, BIAN Zheng-zhu, ZHANG Jue, ZHANG Jin-wei作者单位:卞正柱, BIAN Zheng-zhu(淮安市二院, 江苏淮安, 223300) , 张珏, ZHANG Jue(空军后勤部, 北京, 100720) , 张金卫, ZHANG Jin-wei(西安核仪器厂凯普公司, 陕西西安, 710061)刊名:核电子学与探测技术英文刊名:NUCLEAR ELECTRONICS & DETECTION TECHNOLOGY年, 卷(期) :2006, 26(4)被引用次数:1次 参考文献(3条)1. 董家伦 液闪与超弱发光农用技术 19922. 赵志平 改进型液体闪烁测量仪的应用[会议论文] 20053. 朱传新 BC-501A液体闪烁体 探测效率[期刊论文]-核电子学与探测技术 2004(03) 本文读者也读过(9条)1. 谢菊英. 董国福. 顾龙. 董小涛. XIE Ju-ying. DONG Guo-fu. GU Long. DONG Xiao-tao 符合系统的调试及应用[期刊论文]-核电子学与探测技术2010, 30(5)2. 刘士兴. 张永明. 阴泽杰. 吴孝义. 崔象宗. 李家才. 刘正全. LIU Shixing. Zhang Yongming. YIN Zejie. WuXiaoyi. CUI Xiangzong. LI Jiacai. LIU Zhengquan 粒子描迹仪系统触发电路及其空间分辨的研究[期刊论文]-核技术2005, 28(2)3. 刘华锋. 叶华俊. 鲍超 用于正电子发射断层成像的闪烁晶体[期刊论文]-原子能科学技术2001, 35(5)4. 赵燕子. ZHAO Yan-zi 体源中60Co 射线的符合相加修正因子测量[期刊论文]-核电子学与探测技术2008, 28(5)5. 周剑良. 邱小平. 于涛. 陈国长. 李先杰. 刘军 ZnS(Ag) 小闪烁室绝对测量气体 放射性的探索[会议论文]-20026. 范锐锋. 马景芳. 艾杰. 戴红跃. FAN Rui-feng. MA Jing-fang. AI Jie. DAI Hong-yue 双通道闪烁探测器探测脉冲中子技术[期刊论文]-核电子学与探测技术2007, 27(6)7. 熊正隆 IEC 60412: 2007《核仪器闪烁探测器的命名(标识) 和闪烁体的标准尺寸》 [期刊论文]-核标准计量与质量2010(3)8. 赵志平. 朱玉玉 液体闪烁氚测量仪软件设计[期刊论文]-核电子学与探测技术2009, 29(5)9. 漆明森. 巢国琴 用液闪法测量低水平氚[会议论文]-2009 引证文献(1条)1. 张向阳. 刘福亮. 张琳. 郭华良 液闪法测量水中氚放射性活度的淬灭效应[期刊论文]-岩矿测试 2010(4) 本文链接: http: //d. g. wanfangdata. com. cn/Periodical_hdzxytcjs200604038. aspx


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