閃爍計數(shù)器

光收集系統(tǒng)是閃爍體與光探測器之間的連接部分。它的兩側需要分別同閃爍體光輸出部分的形狀和光探測器的光輸入部分的形狀相一致，以達到盡可能多地收集光和使光分布均勻的目的。光電倍增管與光導之間要用同玻璃的折射系數(shù)(n=1.5)相近的光學硅脂或光學膠等密合以達到最有效的光傳輸。對大部分無機閃爍體，因其折射率較大、不易與光探測器配合，故常使用氧化鎂或氧化鋁細粉末等包裝閃爍體和光導，利用其漫反射以提高光收集效率?，F(xiàn)今發(fā)展了其他光收集系統(tǒng)，如光纖收集器和大面積波長移位光收集器BBQ等。

光電倍增管是利用光電效應把光子流轉換成電子流，并利用次級電子發(fā)射現(xiàn)象放大電子流的光電器件。它包含光陰極、打拿陽極，并將它們封在一個真空玻璃管內。結構有聚焦式和縱向不聚式兩種(見光電管和光電倍增管)。

對用于時間測量的光電倍增管，要求能均勻收集經(jīng)聚焦后的次級發(fā)射電子。不同光電倍增管和不同工作狀態(tài)的輸出脈沖電流持續(xù)時間相差很大，它們的數(shù)量級大約為納秒。電流脈沖持續(xù)時間越短，光電倍增管的分辨時間越小。目前工業(yè)生產(chǎn)的最好的快速光電倍增管輸出脈沖電流寬度約為1-2ns。

射線同閃爍體相互作用，使閃爍體的原子、分子電離或激發(fā)，被激發(fā)的原子、分子退激時發(fā)射光子。利用反射物質和光導把光子盡可能多地收集到光電倍增管的光陰極上，由于光電效應，光子在光陰極上打出光電子。光電子在光電倍增管中倍增，經(jīng)過倍增的電子流在陽極負載上產(chǎn)生電信號，并由電子學儀器放大，分析和記錄。

閃爍體材料是受到射線照射時能夠發(fā)光的物質，分為無機閃爍體和有機閃爍體，并可以固體、 液體和氣體狀態(tài)存在。①無機閃爍體是指摻入少量激活劑的無機晶體。常用的有硫化鋅、碘化鈉、碘化銫、鍺酸鉍、氟化鈣和鎢酸鉛等。銀或鉈等分別作為激活劑。它們的發(fā)光機制是射線將閃爍晶體價帶中的電子激發(fā)到導帶，退激發(fā)出熒光。直接退激到價帶過程發(fā)光的衰減時間短(1-10納秒)，且光子能量高(紫外區(qū));間接由靠近導帶下面的雜質中心(如激活劑等)能級進一步退激而發(fā)射的光子，發(fā)光衰減時間長(約微秒數(shù)量級)，且光子能量較低(波長從紫外區(qū)到黃光區(qū))。無機閃爍體的密度較高，對γ射線探測效率高，且透明性好，適于測量高能γ射線強度及其他帶電粒子，并有一定的能量分辨本領。硫化鋅閃爍體是半透明材料，只能制成薄層，對重帶電粒子阻止本領很大，而對γ射線極不靈敏。適于在β、γ本底場中測量α粒子、質子及與硼等混合后測量慢中子的強度等。②有機閃爍體都是苯環(huán)碳氫化合物，如蒽、對聯(lián)三苯等，其激發(fā)發(fā)光的機制是分子激發(fā)后退激而發(fā)出熒光。有機閃爍體又可分有機晶體、有機閃爍液體和塑料閃爍體三種。常用以探測各種帶電粒子(重帶電粒子和輕粒子如β射線、μ子等)，以及利用閃爍體中的氫反沖效應測量快中子。蒽晶體是發(fā)光效率最高的有機閃爍體，常作為同其他閃爍體比較發(fā)光效率的標準。把發(fā)光物質溶解于有機劑內可制成液體閃爍體。有機閃爍體能量分辨本領差，一般只作強度測量。氣體閃爍體由某些高純度的可發(fā)光的氣體(如氙、氪、氬、氦等)和波長移位劑組成。射線或帶電粒子進入氣體閃爍體時，使氣體分子激發(fā)，當這些被激發(fā)的分子退激時發(fā)射光子，一般發(fā)射的紫外線部分遠大于可見光部分。因此，應使用對紫外敏感的光電倍增管同它匹配，或者在氣體閃爍體中加入少量的第二種氣體，將波長移到可見光區(qū)，以便和常規(guī)的光電倍增管匹配。由于發(fā)光衰減時間短，閃爍計數(shù)器是最快的粒子探測器之一。

閃爍計數(shù)器是最重要的射線探測器之一，廣泛用于原子核物理學、高能物理、放射性應用如核醫(yī)學、地質勘探以及放射性劑量測量等領域，成為X射線天文學和γ射線天文學中的重要觀測儀器。許多基于閃爍探測器的新技術、新工藝發(fā)展很快，如閃爍光纖用于高能物理實驗中的電磁量能器、徑跡室、飛行時間計數(shù)器，利用微通道光電倍增器和電荷耦合器件(CCD)并同閃爍光纖聯(lián)用的多路具有精密位置分辨能力的閃爍探測裝置，利用閃爍體-雪崩二極管(APD)系統(tǒng)用于電磁量能器與核醫(yī)學的計算機斷層照相CT等。

液體閃爍計數(shù)器主要用于探測一些低能β核素示蹤原子的放射性樣品，目前已廣泛的應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學、分子生物學、環(huán)境科學、考古與地質構造等領域科研工作中的核素示蹤與核輻射測量。主要包括以下幾個方面：

1 細胞與分子生物學

主要利用3H、14C、32P等放射性核素進行體內或體外標記，研究細胞生物體內核酸、蛋白質等生物大分子的合成與降解代謝及其轉化途徑。尤其在核酸分子標記及分子雜交、探針制備等方面應用更為廣泛。

2 生物醫(yī)學

利用放射免疫分析技術測定動物或人體內激素等微量活性物質，研究動物和人體體內內分泌和其它生理代謝行為。

3 動植物營養(yǎng)

通過對大量或微量元素標記測定，研究動物、植物對營養(yǎng)元素、礦質元素的吸收利用率、生理代謝及其缺素癥，為研究防治對策提供依據(jù)。

4 環(huán)境科學

利用標記示蹤原子，研究有毒有害物質在環(huán)境體系的行為、去向和污染程度，包括用于重金屬和農(nóng)藥等污染研究，以及在環(huán)境中水體、大氣、土壤、居室內放射性天然背景值的監(jiān)測。

5 生物體中發(fā)光測定

利用單光子監(jiān)測了測定生物體內發(fā)光與單光子事件和環(huán)境變化關系的研究。

液體閃爍計數(shù)器雖以測定低能β放射性核素為主，但近幾年來，隨著核技術應用領域的不斷拓展，還開發(fā)出許多其它領域的測試功能。該儀器一次可測300個樣，自動換樣、顯示、打印，有三個計數(shù)道，對3H計數(shù)效率大于60%，14C計數(shù)效率大于95%。 ?

1 常用放射性核素測定

液閃計數(shù)器可用于3H、14C、32P、33P、35S、45Ca、55Fe、36Cl、86Rb、65Zn、90Sr、203Hg等含有放射性核素的動植物、微生物和非生物樣品測定。

2 H number法猝滅校正

在測定樣品放射性的同時，測出H#數(shù)值，可以直觀的判斷出該樣品的猝滅程度。

3 兩相檢測

用于檢測含水放射性樣品與閃爍液的分相問題，以避免由此而引起的計數(shù)效率下降。

4 自動猝滅補償（AQC）

通過最佳的窗口等條件設置，以期使猝滅樣品達到較高的計數(shù)效率。

5 隨機符合監(jiān)測（RCM）

可用于監(jiān)測制樣過程中化學發(fā)光引起的單光子事件的假計數(shù)，可以從測定結果中扣除。

6 能譜尋找與分析

此功能對未知核素的β能譜定位與分布做出可靠準確的測量，為道寬設置提供依據(jù)。

7 單光子監(jiān)測（SPM）

可用于生物發(fā)光與生物中單光子事件的測定。

8 半衰期校正

對于短半衰期核素可校正出放射性強度與時間的關系。給出現(xiàn)存放射性強度的量。

9 雙標與三標記測定

通過設置不同道寬等條件，測定同一個樣品中的雙標記或三標記放射性，區(qū)分出各個標記的放射性強度。