闪烁计数器

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简介

闪烁计数器本质上是一种用于检测辐射的仪器。闪烁指的是透明材料由于亚原子离子、电子、光子或α粒子通过而产生的闪光。闪烁是探测器的重要组成部分，理想情况下包括闪烁体和光电探测器。

闪烁体在高能粒子撞击时释放光。释放的光脉冲能量与撞击闪烁体的粒子的能量成正比。闪烁计数器中的光电探测器有助于将光转换为电信号，以便操作信号。

什么是闪烁计数器？

闪烁计数器或闪烁探测器被定义为利用称为闪烁效应的辐射探测器。闪烁是指透明材料中由于粒子通过而产生的闪光 (Videla et al. 2019)。

闪烁计数器广泛应用于辐射防护、物理研究和各种放射性材料中。闪烁计数器制造成本低，效率高，可以测量入射辐射的能量和强度。例如，世界各地的医院都拥有基于闪烁效应的伽马相机。

图1：闪烁探测器

闪烁计数器因其效率、计数率和高精度而非常有用。产生的脉冲在适当放大后由传统的电子电路检测。正如 Kotapati & Bates (2018) 所述，在闪烁计数器中，α粒子产生的脉冲由磷光体 ZnS 检测，效率为 100%。当闪烁体与电子光传感器（如光电二极管、光电倍增管和 CCD 相机）集成时，就会得到闪烁探测器或计数器。

闪烁计数器的类型

闪烁计数器主要有两种类型，用于粒子物理和核物理。塑料闪烁体和晶体闪烁体是两种主要的类型。

图2：闪烁计数器

塑料或有机闪烁体：有机闪烁体是指在带电粒子穿过后在可见光谱部分发射光子的有机材料。有机材料中闪烁的机制是由于单个分子的能级跃迁而产生的 (Sharma, Singh & Kookana, 2021)。有机材料中的荧光独立于其物理形式（固体、液体和气体）。

晶体或无机闪烁体：这些类型的闪烁体是在高温炉中制造的。碘化锂 (LiI)、碘化钠 (NaI) 和硫化锌 (ZnS) 都属于晶体闪烁体类型。NaI(Tl)（掺铊碘化钠）在无机闪烁材料中得到广泛应用 (Physicswave, 2022)。无机闪烁体对伽马射线的检测效率很高，并且能够处理高计数率。

闪烁计数器的应用

闪烁计数器通常用于辐射测量仪、放射性污染、核电站安全和放射性测定。它也应用于医学成像，用于测量辐射 (Iammarino et al. 2018)。闪烁计数器被设计用于称重桥、废金属场、货运码头、边境安全和港口等应用。

图3：闪烁计数器的基本构造和工作原理

它在筛选技术、体内和 ELISA 的替代技术、癌症研究、细胞研究和表观遗传学中得到了广泛应用。闪烁体在蛋白质检测和相互作用、制药和学术研究中也具有应用。液体闪烁计数器是指一种用于测量核素β发射的闪烁计数器类型。

闪烁计数器和盖革计数器之间的区别

盖革计数器和闪烁计数器之间的主要区别在下面的表格中列出。

盖革计数器	闪烁计数器
盖革-弥勒计数器的简称是盖革计数器，它有助于检测电离辐射。	盖革-弥勒计数器的简称是盖革计数器，它有助于检测电离辐射。
盖革计数器相对比闪烁计数器便宜 (Lowdon et al. 2019)。	闪烁计数器相对比盖革计数器昂贵。
在盖革计数器的操作方面，它是根据单个气体电离原理工作的。	在闪烁计数器的操作方面，它是根据晶体的闪烁原理工作的。
它需要低电压才能工作。	它需要低电压才能工作。
在盖革计数器中，形成2个电极产生二次电子。	在闪烁计数器中，形成一系列电极产生闪烁计数器中的二次电子。
盖革计数器具有灵敏度低的特性。	闪烁计数器具有灵敏度高的特性。

表1：闪烁计数器和盖革计数器之间的区别

结论

闪烁计数器和盖革计数器是两种常用辐射计量和检测装置。盖革计数器可以轻松检测所有类型的辐射，如β射线、α射线和γ射线，而闪烁计数器只能检测电离辐射。闪烁计数器和盖革计数器的应用和工作原理存在特定差异。在寻找表面污染时，盖革计数器的辐射水平较低。闪烁探测器被认为是一种使用称为闪烁效应的辐射探测器。闪烁主要是透明材料中由于α粒子、β粒子、高能质子和离子等粒子通过而产生的闪光。

常见问题

Q1. 盖革-弥勒计数器的优点是什么？

A1. 它可以准确计算γ射线、α射线和β射线的速率以及宇宙射线。它具有较高的输出脉冲率，因此所需的放大倍数非常小。

Q2. 闪烁计数器的优点是什么？

A2. 闪烁计数器的优点是它具有更高的灵敏度、高精度和效率。此处可以实现计数率，并且闪光持续时间短，大约为 10^-9（有机闪烁体）至 10^-6（无机闪烁体）秒。

Q3. 为什么盖革-弥勒计数器有用？

A3. 盖革计数器用作测量和检测电离辐射的电子设备。它通常用于辐射防护、辐射剂量测定以及核工业中使用的工具。

Q4. 什么导致闪烁？

A4. 闪烁是由于电离层电子密度中数十米到数十公里（小尺度）的结构造成的。这种电子密度结构与信号路径密度一起形成，是折射干涉或散射或衍射波的结果。