核輻射探測器

前言

核輻射探測器作為實驗核物理的技術(shù)分支，對核物理的發(fā)展具有重要作用。法國物理學(xué)家貝可勒爾在1896年借助于徑跡探測器——乳膠，首先發(fā)現(xiàn)了天然放射性現(xiàn)象；美籍中國物理學(xué)家吳劍雄借助NaI（T1）、蒽晶體，用實驗驗證了著名的宇稱不守恒定律。核輻射探測器研究從開始到現(xiàn)在經(jīng)歷了一百多年的歷史。19世紀末20世紀初是核輻射能開始被發(fā)現(xiàn)的時期，當時主要使用了空氣電離室、硫化鋅閃爍體和照相底片等。20世紀30年代前后出現(xiàn)了與核物理實驗相關(guān)的加速器，從此開始研制了線性放大器、脈沖計數(shù)器、（G-M）計數(shù)器、正比計數(shù)、云霧室和磁譜儀等。20世紀40年代主要研制了與發(fā)光現(xiàn)象有關(guān)的閃爍計數(shù)器和光電倍增管，20世紀50年代初NaI（T1）閃爍計數(shù)器商品化，7射線能量測量成為一般實驗室中均能做的常規(guī)實驗。到20世紀50年代末，又設(shè)計了火花室，特別是流光室得到了很快的發(fā)展，并出現(xiàn)了利用Ge、Si反向P-N結(jié)探測帶電粒子的半導(dǎo)體探測器。20世紀60年代以后半導(dǎo)體探測器的發(fā)展使探測系統(tǒng)發(fā)生了顯著的變化，它在輕粒子譜儀x、y射線能譜學(xué)方面取得了重要的成就，另外在氣體探測器方面設(shè)計了多絲正比室，研究了閃爍正比計數(shù)器。

內(nèi)容概要

本書是編著者在幾十年半導(dǎo)體輻射探測器的研究開發(fā)和給研究生講授核輻射探測器的基礎(chǔ)上編寫成的。本書首先介紹了核輻射探測器的發(fā)展和近十幾年來的新進展，介紹了輻射源、射線與物質(zhì)相互作用等基礎(chǔ)知識；重點介紹了核輻射探測器的工作原理、工藝原理和工藝、探測器特性、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用；然后介紹了核輻射探測器在實驗核物理、粒子物理、堆物理中的應(yīng)用，能量測量和在不同能量范圍如何正確選擇和使用核輻射探測器；以及在核輻射強度和輻射劑量測量中的應(yīng)用，陣列探測器構(gòu)成的核成像探測器及其應(yīng)用，脈沖輻射探測器和脈沖輻射的探測，核輻射探測器在工業(yè)自動化控制、核燃耗測量、核保障和對特殊核素監(jiān)控中的應(yīng)用，在x射線熒光分析、環(huán)保生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用，在探測空間輻射、空間物理、天體物理研究中的應(yīng)用，以及在核廢物處理和核醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用等。    本書主要作為與核相關(guān)的研究生的教材，也可作為核物理和有關(guān)放射性測量等專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)和參考，也可供從事相關(guān)專業(yè)的科研、生產(chǎn)、應(yīng)用的工程技術(shù)人員閱讀。

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 核探測技術(shù)在核科學(xué)研究、核試驗測試、核技術(shù)應(yīng)用中的作用與地位  1.2 核輻射探測器的發(fā)展及其應(yīng)用簡介第2章 核輻射和核輻射探測的原理和方法  2.1 核輻射的基本性質(zhì)  2.2 探測帶電粒子的物理基礎(chǔ)及常用的帶電粒子探測器  2.3 X，y射線的探測原理及常用的核輻射探測器  2.4 中子的探測方法第3章 氣體探測器  3.1 氣體探測器的原理  3.2 電離室  3.3 電流電離室和累計電離室  3.4 正比計數(shù)管及其應(yīng)用  3.5 G-M計數(shù)管  3.6 氣體多絲正比室和漂移室  3.7 高氣壓電離室和高氣壓氙電離室第4章 閃爍探測器  4.1 閃爍探測器的構(gòu)成和工作原理  4.2 閃爍體  4.3 閃爍體的特性參數(shù)  4.4 無機閃爍體的種類和它的物理參數(shù)  4.5 常用的有機閃爍體  4.6 閃爍體的選擇  4.7 光學(xué)收集系統(tǒng)  4.8 閃爍探測器的工作特性  4.9 閃爍探測器的坪特性  4.10 閃爍體探測器的應(yīng)用第5章 半導(dǎo)體探測器  5.1 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識  5.2 本征半導(dǎo)體  5.3 N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體  5.4 載流子  5.5 半導(dǎo)體探測器對半導(dǎo)體材料的要求和它的基本工作原理  5.6 用于制備核輻射探測器的硅、鍺和化合物半導(dǎo)體材料  5.7 半導(dǎo)體探測器的工作原理、制備工藝  5.8 半導(dǎo)體探測器的結(jié)構(gòu)和基本類型第6章 硅探測器  6.1 硅核輻射探測器的種類  6.2 P—N結(jié)的形成  6.3 硅半導(dǎo)體探測器的各種特性參數(shù)  6.4 核輻射探測特性參數(shù)第7章 硅鋰漂移探測器  7.1 鋰漂移探測器I0區(qū)(靈敏區(qū))的形成(補償區(qū)的制備)  7.2 鋰漂移探測器的分類  7.3 硅鋰漂移探測器的特性參數(shù)  7.4 半導(dǎo)體x射線探測器的選擇及其性能和特點  7.5 x射線能譜測量和數(shù)據(jù)圖表  7.6 硅鋰漂移x射線譜儀的應(yīng)用第8章 特殊類型的半導(dǎo)體探測器  8.1 全耗盡探測器  8.2 位置靈敏探測器  8.3 硅漂移室SDC和電荷耦合探測器(CCD)  8.4 內(nèi)放大探測器(或雪崩倍增放大器)  8.5 P—I—N電流型探測器  8.6 夾心(夾層)型半導(dǎo)體中子探測器  8.7 勻質(zhì)體電導(dǎo)型——無結(jié)型器件  8.8 MOS—C探測器  8.9 高分辨率網(wǎng)柵型Au-si表面勢壘探測器  8.10 光電導(dǎo)探測器和光電二極管探測器  8.11 環(huán)形金硅面壘探測器第9章 高純鍺探測器  9.1 HPGe探測器的結(jié)構(gòu)  9.2 HPGe探測器的電場和電容  9.3 HWGe探測器靈敏區(qū)和死層  9.4 HPGe探測器的能量分辨率  9.5 HPGe探測器的探測效率  9.6 峰面積、頻譜本底、譜峰極大值和峰康比  9.7 鍺探測器的時間特性  9.8 輻射損傷  9.9 鍺射線探測器的應(yīng)用  9.10 鍺y射線探測器測試方法第10章 化合物半導(dǎo)體探測器  10.1 概述  10.2 砷化鎵(GaAs)核輻射探測器  10.3 碲化鎘(CdTe)核輻射探測器  10.4 碲鋅鎘核輻射探測器  10.5 碘化汞(Hgl2)核輻射探測器第11章 低溫量熱和超導(dǎo)體核輻射探測器  11.1 低溫量熱核輻射探測器  11.2 低溫超導(dǎo)體核輻射探測器  11.3 超導(dǎo)體和低溫量熱核輻射探測器的應(yīng)用  11.4 展望第12章 其他核輻射探測器  12.1 切倫科夫探測器  12.2 熱釋光探測器  12.3 徑跡探測器  12.4 康普頓二極管  12.5 自給能探測器  12.6 液體電離室  12.7 氣體正比閃爍探測器  12.8 穿越輻射探測器第13章 探測器的本底和屏蔽  13.1 本底來源  13.2 降低本底的方法第14章 核輻射探測器的應(yīng)用  14.1 概述  14.2 實驗核物理中用于粒子鑒別的核輻射探測器  14.3 核輻射探測器在反應(yīng)堆(核電站)上的應(yīng)用  14.4 核輻射探測器在核能譜(核輻射能量)測量中的應(yīng)用  14.5 探測和測量脈沖輻射束的探測器  14.6 核輻射探測器在核輻射強度和輻射劑量測量中的應(yīng)用  14.7 核輻射探測器在核成像和其他研究領(lǐng)域中的應(yīng)用  14.8 探測器在核保障、核材料生產(chǎn)、加工處理中的監(jiān)測和核電站燃料燃耗的測量  14.9 x射線熒光分析用核輻射探測器和x射線熒光分析的應(yīng)用  14.10 核輻射探測器在宇宙空間天體物理領(lǐng)域的應(yīng)用  14.11 核輻射探測器在核醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：核探測技術(shù)從核能開始被發(fā)現(xiàn)時起，就使用了氣體電離室、照相底片和晶體探測器，到現(xiàn)在已有一百多年的歷史。隨著核物理實驗和核科學(xué)研究的深入，核探測技術(shù)（核探測器和核電子學(xué)）成為促進核科學(xué)技術(shù)和核武器的發(fā)展、核技術(shù)應(yīng)用不斷擴大的一門新型科學(xué)技術(shù)。1964年我國成功地進行第一次核試驗，在此之前我國老一輩核科學(xué)領(lǐng)域的知名科學(xué)家和科技工作者，研制成功鐳鈹中子源和中子計數(shù)管，為開展中子物理的研究工作提供了初步條件，成功研制了對質(zhì)子靈敏、對電子靈敏的核乳膠；與此同時還分別研制成G-M（蓋革一彌勒）計數(shù)管、鹵素計數(shù)管、碘化鈉NaI（11）閃爍晶體和光電倍增管，以及相應(yīng)的核電子學(xué)，如電荷靈敏前置放大器、線性脈沖放大器、高壓穩(wěn)壓電源、64位進位定標器、計數(shù)率儀、單道脈沖分析器等核電子學(xué)儀器；開展了對帶電粒子能譜測量分析，7射線能譜測量分析，脈沖中子測量，臨界試驗物理實驗裝置等研究工作。多方面的研究積累了大量的數(shù)據(jù)資料和經(jīng)驗，為我國首次核試驗及其核試驗測試奠定了堅實的基礎(chǔ)。

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