核电子学与核仪器
1．解释：核辐射探测器
辐射探测器是将入射射线的信息(能量、强度、种类等)转换成电信号或者其它易测量信号的转换器，即传感器或换能器。是用来对核辐射和粒子的微观现象，进行观察和研究的传感器件﹑装置或材料。
2．核辐射探测的主要内容有哪些？
辐射探测的主要内容有：记录入射粒子的数量(射线强度)，测定射线的种类，确定射线的能量等。应用要求不同，探测的内容可能不同，使用的辐射探测器也可能不同。
3．常见的核辐射探测器按工作原理可分成哪几类？
常见的辐射探测器，按工作原理可分成以下几类:
①利用射线通过物质产生的电离现象做成的辐射探测器，例如，电离室、半导体探测器等。
②利用射线通过物质产生荧光现象做成的探测器，例如，闪烁计数器。
③利用辐射损伤现象做成的探测器，例如，径迹探测器。
④利用射线与物质作用产生的其他现象，例如，热释光探测器。
⑤利用射线对某些物质的核反应、或相互碰撞产生易于探测的次级粒子做成的探测器，例如，中子计数管。
⑥利用其他原理做成的辐射探测器。
4．闪烁计数器由哪几个部分组成？答：闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管等组成。
5．核辐射探测器输出的脉冲，其哪些参量与射线强弱、能量大小有着什么样的定性关系？
入射射线强时，单位时间内产生的脉冲数就多一些；入射粒子能量大时，产生的光子就多，脉冲幅度就大一些，从这些情况便可测知射线的强度与能量。
6．对用作核辐射探测器的闪烁体有哪些要求？
①闪烁体应该有较大的阻止本领，这样才能使入射粒子在闪烁体中损耗较多的能量，使其更多地转换为光能，发出较亮的闪光。为此，闪烁体的密度及原子序数大一些对测量γ射线是合适的。
②闪烁体应有较大的发光效率(也称转换效率)。
③闪烁体对自己发出的光应该是透明的，这样，闪烁体射出的光子可以大部分(或全部)穿过闪烁体,到达其后的光电倍增管的阴极上，产生更多的光电子。
④闪烁体的发光时间应该尽可能短。
闪烁体的发光时间越短，它的时间分辨能力也就越强，在一定时间间隔内，能够观测的现象也就更多，可以避免信号的重叠。
⑤闪烁体发射的光谱应该与光电倍增管的光阴极光谱响匹配，这样才能使产生的光子
被充分利用起来，使光电倍增管的光阴极产生较多的光电子。否则，将因为光电倍增管对闪烁体发射的光子光谱不敏感，而不能产生良好的响应，得不到大的输出信号。
⑥闪烁体要有很高的能量分辨本领。
除此以外，其它条件，例如：要求闪烁体易于加工；闪烁体具有适当的折射率和光藕合能力，尽可能避免全反射，使大部分光线都能射到光电倍增管的光阴极上；闪烁体能够长期工作于辐射条件下，闪烁体性能稳定等等，也是人们所期望的。
7．能量分辨能力与射线能量有何关系？
能量越高，产生粒子数越多，相对涨落就越小，能量分辨本领就会好些；能量越低，产生的光子数越少，相对涨落就会越大，能量分辨本领就会差。
8．解释：探测效率
一段时间内，探测器探记录到的粒子数与入射到探测器中的该种粒子数之比。(探测效率是入射粒子通过探测器的灵敏体积时，能产生输出信号的概率)
9．常用的闪烁体有哪些？
(1)碘化钠(铊) (2)硫化锌(银)(3)碘化铯(铊)(4)碘化锂(铊)(5)液体闪烁体
10．为什么NaI(Tl)探测器具有很高的探测效率？
NaI(Tl)晶体是具有很大光输出的闪烁体，广泛应用于探测γ射线的强度和能量。NaI(Tl)晶体的相对密度大，有效原子序数高，碘的含量占85%(碘的原子序数为53)，所以阻止γ射线本领很大。
φ以上)，由于NaI(Tl)单晶十分NaI闪烁体可以做成很大的尺寸(体积在200mm
200mm?
透明，利用它来探测γ射线是很有利的，探测γ射线效率很高，可在百分之几十左右。11．简述光电倍增管的工作原理
工作时，各电极上依次加有递增的电压，当光阴极上打出的光电子经电场加速，打到第一个倍增电极上时，每个光电子能够从这个倍增电极上打出3－6个电子，这些电子又被电场加速，又会在下一级倍增电极上打出3－6倍的电子来，这样不断地增殖，阳极上就可以收集到一大群电子，形成一幅度足够大的电脉冲，由阳极输出。
12．测量α射线采样哪种闪烁体？需要注意什么？
常用的α闪烁体为ZnS(Ag)晶体。其外不应有覆盖物，闪烁体做成一层薄膜，使其厚度稍大于α粒子在此闪烁体中的射程。
13．测量β射线采样哪种闪烁体？需要注意什么？
是有机闪烁体或塑料闪烁体，测量β射线时，闪烁体厚度要大一些为了消除α射线的影响，β闪烁体需要外包一层铝箔，并可屏蔽光线。
14．光电倍增管各倍增极上的电压可以通过分压电阻得到，对分压电阻有何要求？为什么？
在进行一般强度测量时，各极电压没有特殊要求，用做能谱测量时，分压电阻不宜太
大光电倍增管内有电流脉冲通过时，各极电压波动可以较小
15．使用闪烁计数器有哪些注意事项？
①光电倍增管必须避光使用，严防漏光。
②为使闪烁计数器正常工作，应提前接通电源，使光电倍增管达到稳定工作状态。
③闪烁体及光电倍增管均应避光保存。
④光电倍增管及管座应该保持清洁干燥，不发生发生漏电。
⑤工作时，磁场对光电倍增管有影响，应采取屏蔽措施。
⑥光电倍增管应选择合适的高压。
⑦使用时应该仔细检查光电倍增
16．气体探测器有哪几种？
电离室、正比计数器和盖-勒(G-M)计数器统称为气体探测器。
17．电离室有哪两种类型？分别解释之。
一种是记录单个辐射粒子的脉冲电离室，主要用于测量重带电粒子的能量和强度。按输出回路的参量，脉冲电离室又可分为离子脉冲电离室和电子脉冲电离室。
另一种是记录大量辐射粒子平均效应的电流电离室和累计效应的累计电离室，主要用于测量X、γβ和中子射线的强度或通量、剂量或剂量率。它是剂量监测和反应堆控制的主要传感元件。
18．解释：气体探测器的气体放大现象
气体放大现象，即被加速的原电离电子在电离碰撞中，逐次倍增而形成电子雪崩。
19．与电离室相比，正比计数器有哪些优点？
(1)输出的脉冲幅度较大。(2)灵敏度较高。(3)脉冲幅度几乎与原电离的地点无关。
20．G-M计数器探测射线具有哪些优、缺点？
G-M计数器探测射线具有以下优点(1)灵敏度高2)脉冲幅度大(3)稳定性高4)计数器的大
小和几何形状可按探测粒子类型和应用要求在较大范围内变动5)使用方便、成本低廉、制作工艺和仪器电路都比较简单.
G-M计数器的主要缺点是：①不能鉴别粒子的类型和能量；②分辨时间长，约102μs，
不能进行快速计数；③正常工作的温度范围较小；④有乱真计数。
21．何为G-M计数管的坪曲线？有何特点？
在强度不变的放射源照射下测量计数率随工作电压的变化称为坪曲线。曲线的特点是当工作电压超过起始电压
V时，计数率由零迅速增大；当工作电压继续升高时，计数率缓
a
慢地随电压增大而增大，并有一个明显的坪存在，工作电压再继续升高，计数率又急剧增
大，这是因为计数管失去猝熄作用，形成连续放电.
22．使用G-M计数管有哪些注意事项？
(1)使用前应大致了解该型号计数管的性能(2)严禁计数管发生连续放电情况，一旦发生
应立即断掉高压。(3)探测射线不能太强，计数率不能过高
23．半导体探测器有哪些优、缺点？
半导体探测器的主要优点(1)能量分辨率很高。2)可以制成高空间分辨和快时间响应的探测器。(3)测量电离辐射的能量时，线性范围宽。半导体探测器的主要缺点(1)对辐射损伤较灵敏，受强辐射后性能变差。(2)常用的锗探测器，需要在低温(液氮)条件下工作，甚至要求在低温下保存，使用不便
24．影响金硅面垒探测器能量分辨力的主要因素有哪些？
(1) 输出脉冲幅度的统计涨落:
(2) 探测器和电子学噪声 由P-N 结反向电流及表面漏电流的涨落造成； 电子学噪声主要由第一级FET 构成，包括：零电容噪声和噪声斜率。噪声的表示方法：等效噪声电荷ENC.
(3) 窗厚度的影响:
式中?为单位窗厚度引起的能量损失. 总线宽为：232221E E E E ?+?+?=?
25．解释半导体探测器的辐射损伤效应。
半导体探测器受强辐射照射一段时间以后性能会逐渐变坏，这种效应称为半导体探测器的辐射损伤效应，简称辐射损伤或辐照效应。
26．解释PIN 探测器及名称由来。
60年代，采用锂漂移技术在P 型和N 型半导体之间，得到受主杂质浓度和施主杂质浓度平衡的高电阻率补偿材料区，该区具有的性质与本征材料类似，通常以I(Intrinsic)表示，简称I 区，又叫补偿区，它是探测器的灵敏区，其厚度可以达到10mm 以上。锂漂移探测器是P-I-N 结构，习惯上又称为PIN 探测器。
27．解释内放大探测器名称由来及工作原理。
普通的半导体探测器只收集入射粒子在灵敏体积内产生的载流粒子，输出的脉冲幅度比较小，从而限制了探测器对低能辐射的探测。为了解决这一问题，研制出了一种在探测器内部对信号(与噪声相比)优先放大的探测器，称为内放大探测器。
当一个PN 结探测器所加偏压足够高时，在PN 结的整个电荷区形成一定强度的电场，入射粒子产生的载流粒子从电场获得的能量足以使其中的漂移电子在收集过程中又产生新的电离，即产生新的空穴-电子对。这些次级载流粒子如果得到足够的能量就能再次产生电离…，这样一个级联过程会使初始的信号有一个显著的放大
28．什么是导体、绝缘体、半导体
(1)导体：存在满带、导带（部分填满，且存在许多空着的能级）所以可以从电场获得能量，经碰撞损失能量产生电荷宏观流动产生电流。
（2）绝缘体：存在满带、空带，禁带宽度大，在加电场下，满带电子由于填满不会E
w F v E E N ?==?=36.236.2η330()()E FWHM d d θ??==??-?
获得能量跃迁到高能级，而导带虽有空能级但无电子因而不能产生电流，而不导电。
（3）半导体：存在满带、导带（为空），禁带宽度窄，在一定温度下满带里的电子会跃迁到导带这是满带既有空位且导带有电子，从而使晶体有了导电性。
29．什么是本征半导体、杂志半导体，N 型半导体、P 型半导体。
（1）本征半导体：理想、无杂质的半导体. 由于热运动而产生的载流子浓度称为本征
载流子浓度，且导带中的电子数和价带中的空穴数严格相等。载流子浓度： （2）杂志半导体：替位型，间隙型；(1) 替位型：III 族元素，V 族元素；(2) 间隙型：Li ，可在晶格间运动。
（3）N 型半导体：施主杂质为V 族元素，其在半导体中形成的局部能级接近禁带顶部(即导带底部)，表示该局部能级与导带底带的能量差值，则。在室温下，杂质原子的原来处于其局部能级上的电子很易因热运动而进入导带，使导带中的电子数增多，并使该杂质原子自身处于离化状态。这类杂质原子越多，则导带内的电子局越多。杂质原子成为正电中心，这类在导带中产生电子的杂质称作“施主”，它们所产生的局部能级称作“施主能级”。掺有施主杂质的半导体称为N 型半导体。
（4）P 型半导体：受主杂质为III 族元素，受主杂质在半导体中形成的局部能级一定很接近禁带底部(即满带顶部)，表示该局部能级与满带顶部的能量差值，则.室温下满带中电子容易跃迁这些能级上；在满带中出现空穴。所以，此时多数载流子为空穴，杂质原子成为负电中心。这类杂质称为“受主杂质”，所产生的局部能级称为“受主能级”。掺有受主杂质的半导体称为P 型半导体。
30．分析P-N 结半导体探测器的工作原理。
（1）势垒区——灵敏体积（2）结区外的两部分半导体——二个电极（3）一旦入射粒子在势垒区产生了电子-空穴对，电子与空穴将立刻被电场扫向两边，从而给出信号电流。
在探测器商家反向相电压V ，当射线入射结区后所产生的电流信号将在负载电阻R 上产生电压脉冲信号在经过放大后加以测量。
31．解释HGe 探测器不同位置输出波形的特征及形成原因？
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核电子学
1．核电子学的概念
核电子学(nuclear electronics)，是在核辐射探测技术和电子技术的基础上发展起来的，它是电子学与核科学之间的一门交叉学科。
2．核电子学的研究对象
各种辐射探测器及与之相应的电子电路系统；针对核信息的随机性、统计性和单次性等特点的各种精密电子测量技术、时间间隔、空间分辨；配有在电子计算机的核电子系统，用于在核科学技术和高能物理实验中实时获取并处理巨量核信息。在实验全过程不间断的对整个系统工作的监测和控制。
3．按照测量辐射信息参量的不同，(核)辐射测量仪器可分为？它们的差别主要在于？
总道(总量)测量仪器和能谱测量仪器两大类它们的差别主要在于，对射线产生的脉冲信号处理电路不同。
4．测量仪器的电子学电路主要由哪些部分组成？简单的工作过程是？
由前置电路、放大电路、脉冲幅度甄别器或脉冲幅度分析器、脉冲记录和处理电路、显示器、电源以及有关辅助电路等部分组成。2当射线进入辐射探测器，与其作用后转换成电脉冲信号，该信号首先传入前置电路进行适当地处理和放大，经放大后的脉冲信号(可稍远距离传输)，通过电缆传送到仪器的主体部分，再次被放大，以保证后续电路能够记录得到
5．为什么将放大器分为前置放大器和主放大器。
为了减小信噪比要尽量使放大器尽量靠近从探测器，但如果把整个放大器做入探测器，系统会比较笨重，并且可能受到探测器周围的条件限制，因此把放大器分为前置放大器和主放大器。前置放大器比较小，紧靠探测器构成探头，减了Cs。主放大器通过电缆核探头相连。
6．为什么要主放大器或谱仪放大器？
前置放大器输出的脉冲，其幅度和波形并不适合于后续分析电路的要求。所以，要对信号进一步放大和成形。为了提高信噪比和提供脉冲幅度分析器所要求的脉冲形状，也必须采用脉冲成形放大电路
7．前置放大器的作用
答：在辐射测量中，探测器输出的信号往往较小，需要加以放大再进一步处理
①提高系统的信噪比。②减小信号经电缆传送时外界的干扰。
8．什么是主放大器？
在放大和成形的过程中必须严格保持探测器输出的有用信息，如射线的能量信息和时间信息，尽可能减少它们的失真。这样的放大和成形就由放大器来完成。用于核辐射能谱
仪的放大器，通常也称为谱仪放大器，或相对于前置放大器，称之为主放大器。
9．谱仪放大器的原理方框图。
10．在谱仪放大器中，为什么一开始就采用滤波成形电路呢？
前置放大器的输出信号其尾部衰减时间通常在几十微秒以上，而上升时间约有几十纳妙。这种“堆积信号”很容易使放大器阻塞而失去放大功能，因而，很难对信号进行线性放大。为了缩短脉冲后沿，脉冲成形电路是必不可少的。
11．放大器的幅度过载概念与克服幅度过载的主要方法有？
在放射性测量中，往往有一些高能射线，在探测器中产生比被研究的脉冲幅度大几十倍的甚至使上百倍的脉冲，这样的脉冲使放大器超出线性范围的同时，还使其后一段时间内到来的低能射线信号得不到正常放大，从而使测量产生误差。这种现象就是放大器的幅度过载，克服幅度过载的主要方法有：①采用直接耦合电路②采用限幅措施
12．基线漂移的产生原因与危害？
信号堆积使基线发生涨落。除此以外，即使是无“长尾堆积”的系列脉冲通过CR微分网络时，由于电容在放电时间内，未能把存储的电荷放完，当下一个脉冲到达时，电容上剩余的电荷将引起这个后来脉冲的基线发生偏移，其结果使能谱峰位移动，能量分辨能力下降，在高计数率的情况下，表现得尤为突出，
13．解决基线漂移问题的途径与实现？
①在主放大器的一开始设置微分成形电路，使脉冲变窄，尽可能消除脉冲重叠现象，减小基线漂移。如前面所述，采用的极-零相消成形电路，它也是克服基线漂移的措施之一。
②除掉产生基线漂移的耦合电容。各个放大环节之间采用直接耦合。③采用直流恢复器或基线恢复器。
14．脉冲幅度甄别器基本原理？
用作脉冲幅度选择的基本电路是脉冲幅度甄别器。它有一个可以调节的阈压，称为甄别阈当输入脉冲幅度大于给定的甄别阈时，输出一个脉冲；当输入脉冲幅度小于给定的甄别阈时，则没有脉冲输出。
15．积分谱与微分谱
如果改变阈压T V，记录到相应的大于T V的脉冲数为
(T V
N与阈压T V的关系就是脉冲
(T V
N。则所得到的脉冲数)
)
幅度的积分分布，如图(c)所示，通常称为积分谱
16．系统的“死时间”
一个理想的甄别器应该有快速响应性能，它能处理两个时间间隔十分相近的脉冲，这种时间间隔的最小值称为脉冲幅度甄别器的死时间。
17．单道脉冲幅度分析器工作原理？
单道脉冲幅度分析器，也称微分甄别器，要求只有输入脉冲幅度落在给定的电压区间范围)(L U V V 内，才有脉冲输出。而输入脉冲幅度小于L V 或大于U V 时都没有脉冲输出， 18．如何采用单道脉冲幅度分析器测量能谱？
因此，若保持道宽W V 一定，改变L V (U V 同时改变)，测量在不同的L V 时，一段时间内输出的脉冲计数N ，就可得到计数率与脉冲幅度之间的关系曲线
19．为什么要解决谱线漂移？
谱线发生偏移，或称为漂移，也就是谱线(谱峰)的位置发生了变化，它是能谱测量仪器不稳定的一种表现，是能谱分析过程中应该极力避免的，但是，又是避免不了的，只是谱漂的程度大小而已。谱线发生漂移，本质上是，在入射粒子能量没有发生变化的情况下，(与粒子能量成线性关系的)脉冲幅度却发生了变化，导致在微分谱图中，谱峰位置发生变化。
20．解决谱漂的方法：(1) 稳谱技术(2) 基线恢复(3) 基于谱分析的软件方法，重新确定峰
位和峰边界
计算题 1、设用GM 管测粒子强度，每分钟计数5×105个。假如该GM 管之分辨时间为3微秒，试校正计数损失。
2、死时间分别为40 和100 的探测器A 和B ，若B 探测器的死时间漏计数率是A 探测器死时间漏计数率的两倍，求真实计数率是多少？
1、 名词解释：
核电子学：物理学、核科学与技术、电子科学与技术、计算机科学与技术等相结合而形成的一门交叉学科。
核辐射探测器：利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行辐射探测的器件称为辐射探测器。
核仪器：是指用于核辐射产生或测量的一类仪器的统称。
能量-电荷转换系数：设辐射粒子在探测器中损失的能量为E ，探测器产生的电子电荷数为N ，则N/E 称为探测器的能量-电荷转换系数θ。θ=N/E
能量线性：定义：是指探测器产生的离子对数平均值和所需消耗的粒子能量之间的线性程度。
探测器的稳定性：探测器中能量-电荷转换系数在环境温度T 和电源电压V 变化时的稳
定性。
核电子学电路的稳定性：核电子学电路中能量-电荷转换系数在环境温度T和电源电压V变化时的稳定性。
信噪比：信号幅度与噪声均方根值之比
冲击函数：
系统函数：H(s)=Uo(s)/Ui(s)
极点：系统函数中使分母为零的点
零点：系统函数中使分子为零的点
有源滤波器：将RC积分网络接在放大器的反馈回路里，就构成有源积分电路，或称为有源滤波器。
积分谱：改变阈电压U T，测量到相应的大于U T的脉冲数N(U T)，得到N(U T) - U T 分布曲线，得到的就是积分谱
微分谱：从阈电压U Tn上的脉冲计数减去阈电压U Tn+1上的计数就可得到阈电压上间隔ΔU=U Tn-U Tn+1中的计数ΔN。ΔN和U T的关系曲线，就是脉冲幅度分布曲线（微分谱）仪器谱：仪器实测得的能谱
脉冲幅度分布谱：积分谱和微分谱
道宽：Uw=Uu - U L > 0
时间移动：输入脉冲的幅度和波形的变化引起定时电路输出脉冲定时时刻的移动
时间晃动：系统的噪声和探测器信号的统计涨落引起的定时时刻的涨落
时间漂移：元件老化、环境温度或电源电压变化（属于慢变化）引起的定时误差
慢定时：μs量级的定时
快定时：ps量级的定时（还有ns的说法）
自然γ全谱：用仪器测得的，能量在及时keV-2.62MeV的自然γ仪器谱。
弹道亏损：电荷Q快速充在理想的电容C上，得到的电压是UMAX=Q/C.实际的电容存在漏电阻； RC回路充电需要一段时间；充电同时有微量电量损失，电容两端实际的电压必然小于UMAX=Q/C，这种现象称之为弹道亏损。
2、核电子学信号的特点：随机性、信号弱、速度快、信号幅度跨度大
3.核电子学的发展趋势？
高度集成化、微型化、网络化、高性能
4.核电子学的内容和研究对象？
内容：（1）核科学、高能物理、核技术中有关核辐射（和粒子）探测的电子技术；（2）核爆炸和外层空间的辐射对电子系统的效应和抗辐射的加固技术；（3）核技术应用中所需的电子技术、脉冲幅度、时间间隔、波形和径迹的精密测量和甄别技术、纳秒脉冲技术以及模数变换技术都是在核电子学中首先得到发展。
研究对象：（1）各种辐射探测器及与之相应的电子电路或系统。（2）针对核信号时间上的随机性、幅度上的统计性、波形的多样性以及信号采集需要加以选择等特点的各种精密的电子学测量技术。（3）各种大型核电子学系统用于核科学技术和高能物理实验，实时获取并处理大量的辐射信息。在实验过程中不间断地对整个系统的运行进行监测和控制。（4）电子原材料、电子元件、器件和电子设备或系统在核辐射、强电磁场下的辐射效应和相应的抗辐射加固技术。（5）核技术在工业、农业、军事、医学、生物研究等方面应用所需的电子技术。
5.举例：核电子学与核仪器的应用领域。举例：放射性测量仪器的应用领域。
核仪器：中子射线管、阴极射线管
测量仪：气体电离室、正比计数器、半导体探测器、闪烁体探测器
6.入射射线所携带的信息包括哪些？
入射粒子能量、入射粒子数、强度、入射粒子类型
7.核电子学中的干扰和噪声：概念、特点、噪声分类
干扰：主要是指空间电磁感应，工频交流电网的干扰，以及电源纹波干扰等外界因素。（可在电路和工艺上予以减小或消除）
噪声：是由所采用的元器件本身产生的。（可以设法减小但无法消除）
噪声特点：属于随机过程；随时间的变化是杂乱无章的；服从一定的统计规律
分类：散粒噪声（探测器漏电流的噪声、场效应管栅极漏电流噪声）；热噪声（场效应管的沟道热噪声、电阻元件的热噪声）；低频噪声（场效应管闪烁噪声）
8.简述噪声对能谱的影响？
由于噪声是随机地叠加在信号电压上，它会使原来代表单一能量的信号幅度在平均值上下作统计涨落
由于噪声的存在，使得输出脉冲能谱产生“毛刺”，影响定量测量分析；能谱幅度受到影响，影响测量结果
15.简述傅立叶变换、拉普拉斯变换及Z变换三者之间的区别及联系？
1）傅立叶变换可是对连续信号、也可是对离散信号。如对连续信号，可以说它是拉普拉斯变换的特例。
2）拉普拉斯变换用于连续时间信号，它是傅立叶变换的推广，存在条件比傅立叶变换要宽，是将连续的时间域信号变换到复频率域；
3）Z变换则是连续信号经过理想采样之后的离散信号的拉普拉斯变换，所对应的域为数字复频率域。离散时间信号傅里叶变换是Z变换的一种特例。
21.前置放大器的作用？
对信号进行初步放大；
提高系统的信噪比；
减少探测器输出端到放大器之间的分布电容的影响；
减少信号传输过程中外界干扰的影响；
合理布局，便于调节和使用；
实现阻抗转换与匹配
22.前置放大器的分类？
（1）与不同的探测器相配，可有不同的前置放大器：
电离室前置放大器；正比计数器的前置放大器；半导体探测器的前置放大器；闪烁探测器的前置放大器。
（2）根据探测器输出信号成形方式的特点分类，前置放大器可分为：
电压灵敏前置放大器；电荷灵敏前置放大器；电流灵敏前置放大器
23.谱仪放大器的分类？
通用谱仪放大器；快脉冲放大器；弱电流放大器；高能量分辨率高计数率谱仪放大器
24.谱仪放大器的结构。
为提高信噪比，采用滤波成形电路，一般采用1-2次微分和2-4次积分滤波成形电路。在计数率高的时候，引入堆积拒绝电路和基线恢复电路。
25.极零相消电路的作用
作用：在几级相串联的系统中，将前级传递函数的极(零)点和后级的零(极)点相消，从而改善输出波形。消除下降沿“反冲”，改善微分电路引起的基线漂移。
28.阶跃堆积信号、长尾堆积信号波形及特点
33.解决放大器幅度过载的方法？
（1）应尽可能采用直流耦合，从根本上消除电容充放电的现象；
（2）当有耦合电容时，从电路上采用差分输入形式可以具有良好的抗过载性能。
（3）使输入脉冲变窄，从而缩短电容充放电时间；
（4）在输入端加一级限幅电路限制过载脉冲。
自行推导（参照第10题幂函数推导）
36.无源积分电路的缺点？
带负载能力差；无放大作用；特性不理想，边缘不陡
37.基线漂移的原因？
信号堆积使基线发生涨落。此外，即使是无“长尾堆积”的系列脉冲通过CR微分网络时，由于电容在放电时间内，未能把存储的电荷放完，当下一个脉冲到达时，电容上剩余的电荷将引起这个后来脉冲的基线发生偏移。
38.基线漂移的危害？
基线漂移造成脉冲幅度分析不准，使能谱峰位移动，能量分辨能力下降，在高计数率的情况下，表现得尤为突出。
39.解决基线漂移的方法？
①在主放大器的一开始设置微分成形电路，使脉冲变窄，尽可能消除脉冲重叠现象，减小基线漂移。如前面所述，采用的极-零相消成形电路，也是克服基线漂移的措施之一。
②除掉产生基线漂移的级间耦合电容。各个放大环节之间采用直接耦合。
③采用直流恢复器或基线恢复器。
40.从探测器出来的脉冲信号经前置放大器和谱仪放大器放大后，需要进一步处
理，处理方式根据不同要求一般可以分成哪几种？
脉冲计数(强度测量)；脉冲幅度分析(能谱测量)；脉冲信号时间分析(时间测量)。
41.简述脉冲幅度甄别器的工作原理？
它有一个阈电压，称为甄别阈，输入脉冲的幅度大于甄别阈时，输出一个脉冲；小于甄别阈时，则无脉冲输出。
42.简述单道脉冲幅度分析器的工作原理？
单道脉冲幅度分析器(微分甄别器)，要求只有输入脉冲幅度落在给定的电压区间范围(U L—U U)内，才有脉冲输出。而输入脉冲幅度小于UL或大于UU时都没有脉冲输出。
43.脉冲幅度甄别器、单道冲幅度分析器，可认为是一种简单的A/D转换器吗？为
什么？
可以
44.例举至少四种可实现模拟量到数字量的单元电路或器件？
ADC、脉冲幅度甄别器、单道脉冲幅度分析器、多道脉冲幅度分析器、
45.对脉冲幅度甄别器、单道脉冲幅度分析器的基本要求？
1）对脉冲幅度甄别器的基本要求：①响应速度快、死时间短（采用开关二极管、高速电压比较器）②甄别阈稳定性高（采用滤波电容、基准电压源）
2）单道：所测量的核素的半衰期远大于测量时间；每测一次后，需要逐点改变阈值
46.获取多道能谱有哪几种方案？
多个单道叠加；多个脉冲甄别器叠加；基于模数变换和存储技术的多道分析器；数字多道分析器
47.采用一个脉冲幅度甄别器如何测量能谱？对测量对象的半衰期有何要求？有何不足？
输入脉冲的幅度大于甄别阈时，输出一个脉冲；小于甄别阈时，则无脉冲输出。
半衰期要求：
不足：
48.采用一个单道脉冲幅度分析器如何测量能谱？对测量对象的半衰期有何要求？有何不足？
单道脉冲幅度分析器(微分甄别器)，要求只有输入脉冲幅度落在给定的电压区间范围(U L—U U)内，才有脉冲输出。而输入脉冲幅度小于UL或大于UU时都没有脉冲输出；
通过改变单道脉冲幅度分析器的甄别阈，逐次测量获得能谱数据。
半衰期较长，远大于测量时间；
不足：测量能谱的简单方法。但是每测一次后，需要逐点改变阈值，既费时间，又容易受到仪器不稳定的影响，测量误差比较大。
49.采用多个单道并联叠加组成的多道分析器，如何测量能谱？有何不足？
50.采用多个积分甄别器并联叠加组成的多道分析器，如何测量能谱？有何不足？
51.如何实现双道脉冲幅度分析器？
两个单道叠加
52.简述基于一般性能的模数变换器和存储技术的多道分析器基本原理？
按输入脉冲的幅度大小进行分类计数。它将分析的脉冲幅度范围分成多个幅度间隔，这些幅度间隔的个数就是分析器的道数；而幅度间隔的宽度就是道宽。
53.多道能谱测量的计数和定时，有哪几种工作方式？
第一种工作方式为“定数计时”，即某一道计数达到一预定数时，所需要的测量时间；
第二种工作方式为“定时计数”，即获取在一预定的时间内各个道的计数；
第三种工作方式为“校正定时计数”，或称之为“活时间定时计数”。
54.实时间、活时间及死时间的关系？百分死时间是怎么定义的？
实时间R T=活时间A T + 死时间D T
百分死时间=（死时间/实时间）×100%
55.画出开关复位型前放电路，输出哪种信号，有何特点？
56.画出阻容反馈型前放电路，输出哪种信号，有何特点？
57.采用高速ADC实现数字多道脉冲幅度分析器，能否直接对前放输出的信号进
行高速采样？
58.数字多道的特点？
①有利于信号不失真地传输；②省却了传统谱仪为进行多道脉冲幅度分析而设计的诸多硬件的“功能模块电路”(例如，脉冲成形电路、峰值保持电路等) ③在前端对模拟信号进行数字化，有利于提高信号后续处理模块的集成度；④有利于信号处理的软件化；⑤有利于信号的智能化处理；一旦实现了信号的数字化，就可以灵活、方便地运用各种数字信号处理技术(例如，数字滤波器等)，改善有用信号的质量，提高信噪比。
59.定时误差按误差产生的原因分为哪几类？
时间移动和时间晃动
60.时间信息测量中，常用的定时方法有哪些？
前沿定时、过零定时和恒比定时
61.前沿定时电路的工作原理？
62.前沿定时电路的优缺点？
优点：电路简单，噪声引起的时间晃动比恒比定时明显。
缺点：时间移动大，定时误差大
63.前沿定时的误差来自哪些因素？
时电路存在延迟；
超阈延迟的存在增大时间移动；
噪声引起的时间晃动（时检电路输入信号上叠加的噪声引起的晃动；时检电路本身的噪声引起的晃动）；
输入信号统计涨落引起的时间晃动
64.超阈延迟及与前沿斜率的关系。
信号前沿斜率越小，超阈延迟通常越大
65.识图分析，时检电路输入信号上叠加的噪声引起的晃动，时检电路本身的噪
声引起的晃动。
66.G-M计数器、正比计数器、闪烁体探测器、半导体探测器对γ射线测探测的
性能：能量分辨情况、能量线性，各具哪些特点。
67.过零定时电路的工作原理？
对前沿触发定时电路，要在输入信号幅度变化时不产生时间移动，只有UT＝0。
Af (t T) ?U T= 0
为消除幅度变化引起的时间移动，必须利用信号过零时间作为定时点，称为过零定时。
68.过零定时电路的优缺点？
优点：消除信号幅度变化引起的时间移动。
缺点：其它引起定时误差的因素不能消除。
69.符合测量可分为哪两种测量？
正符合测量和反符合测量
70.理想的符合和实际的符合，含义分别是什么？
理想的符合是指两个事件在时间上是完全重合的，但实际上这是不可能的，因为任何
一个（核）事件都有一定的时间过程。
实际的符合是指事件在一定的时间间隔内的重合。
71.时间-幅度变换。
实现时间-幅度变换就是把时间长短变换成幅度的大小。
按工作原理的不同，可以把时幅变换分成两类：起停型时幅变换器；重叠型时幅变换
72.脉冲波形甄别器及用途。
脉冲波形甄别器是指按脉冲信号的形状不同对脉冲进行分类。
脉冲信号的形状包括幅度、上升时间、下降时间、宽度等。一般，脉冲波形甄别不包括脉冲幅度甄别
用途：粒子甄别；它还可用于除掉锗(锂)探测器中由于缺陷而产生的慢上升信号，以及用于堆积拒绝等
73.定标器的功能？
测量一定时间内的输入脉冲数
74.能谱数据处理一般包括哪些具体内容？
定性分析：能量刻度、谱数据平滑、寻峰、核素识别
定量分析：本底扣除、求峰面积、重峰分解、定量分析、效率刻度等
75.对能谱仪及采集的数据进行刻度，一般包括哪些具体内容？
主要指能量刻度、效率刻度、峰形参数刻度。
76.采用一般性能模数变换器多道分析器为什么要峰值保持？
一般，谱仪放大器放大后的信号脉冲峰顶宽度较窄，不符合A/D转换时间要求，对脉冲展宽，使峰值保持足够长时间，保证A/D转换过程峰值稳定。
77.仪器谱出现谱漂的原因？
高压电源不够稳定；放大器的放大倍数不够稳定；基线漂移
78.减小仪器谱谱漂的措施？
（1）稳谱技术
高压电源不够稳定，放大器的放大倍数不够稳定——采用稳谱装置。
（2）基线恢复
入射粒子能量太高，级间电容耦合，产生基线偏移——基线恢复器；
（3）重新确定峰位和峰边界
针对谱峰平移，实时、智能判断谱漂，重新寻找并确定峰位，重新、及时地确定谱峰地左右边界。
79.稳谱装置的基本原理？
就是对谱仪的中前间级加上具有选择功能的反馈控制环节。
80.准高斯成形信号的特点？
81.直流稳压源的基本原理？从市电变换到正的低压直流电需要哪几步？直流电源是将220V（或380V）50Hz的交流电转换为直流电。
82.开关电源的基本原理？例举常用的两种以上的开关电源及用途。
83.能谱数据处理一般包括哪些内容？
同74
84.能量刻度方法。
是用已知的辐射源获取谱数据，然后对谱数据进行处理，求出能量和道址、探测效率和能量、峰形参数和道址的关系曲线。
85.对信号处理，采用拉普拉斯变换有哪些优点？
使求解步骤简化，可同时得到特解和齐次解；
拉氏变换将“微积分”运算转化为“乘除法”运算；
有些不能用傅里叶变换的函数，可用拉氏变换；
拉氏变换可以把时域中的“卷积”运算变换为s 域中的乘法运算。
86表征闪烁体γ能谱仪、HPGeγ能谱仪、X荧光能谱仪的能量分辨性能，分别
采用什么方法？达到什么数值表示具有较好的分辨性能？
87. α、γ、X荧光能谱仪的结构及异同？
88.时间量测量中常用的几种定时方法。
前沿定时、过零定时和恒比定时
89.时间间隔数字编码的主要方法可分哪几类？
90.实测的仪器谱特征峰具有一定的宽度或被展宽，具体原因有哪些？
91.造成弹道亏损的原因有哪些？如何缓解弹道亏损？
电荷Q快速充在理想的电容C上，得到的电压是UMAX=Q/C.实际的电容存在漏电阻； RC
回路充电需要一段时间；充电同时有微量电量损失，电容两端实际的电压必然小于UMAX=Q/C，这种现象称之为弹道亏损。
解决办法：在一般情况下输入电流脉冲的宽度愈大，弹道亏损就愈大。在实际中，总是选取输出回路的时间常数τi>> τ d （电流脉冲的宽度），以减小弹道亏损。
92.仪器谱产生特征峰重叠或部分重叠的原因有哪些？
93.采用游标计数方法测量时间的基本原理。
核医学作业习题
绪论 一、单项选择题 1. 核医学的定义是( )。 A.研究放射性药物在机体的代谢 B.研究核素在脏器或组织中的分布 C.研究核技术在疾病诊断中的应用 D.研究核技术在医学的应用及理论 2. 1896年法国物理学家贝可勒尔发现了( )。 A.同位素 B.放射性衰变 C.人工放射性核素 D.放射现象 二、多项选择题 1.临床核医学包括( )。 A.显像诊断 B.体外分析 C.核素功能测定 D.核素治疗 2. 临床核医学应用范围( )。 A. 应用于临床各器官系统 B.仅显像诊断 C.仅在内分泌系统应用 D.临床诊断、治疗和研究 三、名词解释 1. 核医学(Nuclear Medicine) 四、问答题 1. 核医学包括的主要内容有哪些 第一章核医学物理基础 一、单项选择题 1.同位素具有( )。 A.相同质子数 B. 相同质量数 C. 相同中子数 D. 相同核能态 2. 5mCi等于( )。 A. 185kB 3. 放射性活度的国际单位是( )。 A.居里(Ci) B.希沃特(Sv) C.戈瑞(Gy) D.贝可(Bq) 4. 18F的中子数为是( )。 5. 在射线能量数值相同的情况下内照射危害最大的是( )。 A.α射线照射 B. β射线照射 C.γ射线照射 D.γ和β射线混合照射 6. 原子核是由以下哪些粒子组成的( )。 A.中子和电子 B.质子和核外正电子 C.质子和中子 D.质子和核外负电子 7. 具有特定的质子数、中子数及核能态的一类原子，其名称为( )。 A.同位素 B.原子核 C.同质异能素 D.核素 8. 核衰变后质量数减少4，原子序数减少2，是哪类衰变( )。 A.β-衰变 B.α衰变 C.γ衰变 D.β+衰变 9. 剂量单位贝可勒尔是( )。 A.照射量的单位 B.剂量当量的单位 C.放射性活度的单位 D.半衰期的单位 10. 设某核素的物理半衰期为6h，生物半衰期为4h，该核素的有效半衰期是( )。 、9 h 二、多项选择题 1. 下列哪些是影响放射性核素有效半衰期的因素( )。 A.物理半衰期 B.核的衰变方式 C.射线的能量 D.生物半衰期 2. 在β-衰变中，原子核发射出的粒子有( )。 A.中子 B.电子 C.质子 D.氦核 三、名词解释 1.放射性核素(radionuclide) 2.物理半衰期（T1/2） 3.放射性活度（radioactivity） 四、问答题 1. 常见的放射性核衰变类型有哪些
核医学仪器笔记
绪论 核医学的物理学基础知识 γ照相机 单光子发射计算机断层（SPECT） 正电子发射计算机断层显像（PET） 核医学仪器的质量控制 核的衰变及其方式 一、有关的几个基本概念 1、衰变 2、母核和子核 3、放射性核素和放射性同位素 4、核衰变的自发性 二、核的衰变形式 1、β-衰变 2、（β-γ）衰变 3、同质异能衰变与内转换 4、电子俘获 5、β+衰变 6、α衰变和核裂变 γ照相机 一、基本原理和组成（掌握） 1、基本工作过程; 2、准直器; 3、晶体 4、光导和光电倍增管、 5、位置电路和能量电路 6、成像装置 二、γ照相机的性能指标（熟悉） 1、固有性能; 2、系统性能 三、质控（熟悉） 四、软件系统 单光子发射断层扫描仪(SPECT) 一、绪论 二、SPECT的成像原理 三、投影采样
四、重建算法 五、校正原理和质量控制 六、单探头SPECT系统 —— SPECT质量控制及校正 七、衰减和散射校正 八、软件和定量分析 单光子发射断层扫描仪(SPECT)定量分析 正电子发射断层扫描仪(PET)原理应用及进展 引言 基本工作原理与过程 临床应用 国外PET研究发展现状 国内外市场概况 国内PET研究发展现状 1．简述放射性核素显像原理和特点。 放射性核素显像是利用脏器和病变组织对放射性药物摄取的差别，通过仪器来显示出脏器或病变组织影像的诊断方法。 采用的方法有两种：一种是利用正常脏器有选择性浓聚放射性药物的能力，而病变组织浓聚能力缺乏或减弱，在显像图上呈现为放射性缺损区或"冷"区，称为阴性显像。另一种是病变组织有选择性浓聚放射性药物的能力，而正常的脏器摄取能力缺乏或较差，在显像图上呈现为放射性浓聚区或"热区"，称为阳性显像。 显像在方式上又分为静态显像和动态显像两种。静态显像，即在注入放射性药物后一定时间显示放射性药物在脏器或病变组织内的分布，主要用于检查器质性病变，特别是占位性病变(图1－1)；动态显像即在一定时间内多次显像，以动态观察放射性药物在脏器和病变组织内的分布，所得结果不仅可反映病变的部位，而且能反映病变部位的功能状态。(图1－2) 2．什么是放射性核素？核衰变的方式有哪些？ 放射性核素是指原子核不稳定的核素，会自发地变成另一种核素，同时释放出一种或一种以上的射线 放射性核素主要衰变方式有：α衰变、β- 衰变、β+衰变、核外电子俘获以及γ跃迁和同质异能跃迁。
核医学仪器
第二章核医学仪器 核医学仪器是指在医学中用于探测和记录放射性核素放出射线的种类、能量、活度、随时间变化的规律和空间分布等一大类仪器设备的统称，它是开展核医学工作的必备要素，也是核医学发展的重要标志。根据使用目的不同，核医学常用仪器可分为脏器显像仪器、功能测定仪器、体外样本测量仪器以及辐射防护仪器等，其中以显像仪器最为复杂，发展最为迅速，在临床核医学中应用也最为广泛。 核医学显像仪器经历了从扫描机到γ照相机、单光子发射型计算机断层仪（single photon emission computed tomography，SPECT）、正电子发射型计算机断层仪（positron emission computed tomography，PET）、PET/CT、SPECT/CT 及PET/MR的发展历程。1948年Hofstadter开发了用于γ闪烁测量的碘化钠晶体；1951年美国加州大学Cassen成功研制第一台闪烁扫描机，并获得了第一幅人的甲状腺扫描图，奠定了影像核医学的基础。1957年Hal Anger研制出第一台γ照相机，实现了核医学显像检查的一次成像，也使得核医学静态显像进入动态显像成为可能，是核医学显像技术的一次飞跃性发展。1975年M. M. Ter-Pogossian等成功研制出第一台PET，1976年John Keyes和Ronald Jaszezak 分别成功研制第一台通用型SPECT和第一台头部专用型SPECT，实现了核素断层显像。PET由于价格昂贵等原因，直到20世纪90年代才广泛应用于临床。近十几年来，随着PET/CT的逐渐普及，实现了功能影像与解剖影像的同机融合，使正电子显像技术迅猛发展。同时，SPECT/CT及PET/MR的临床应用，也极大地推动了核医学显像技术的进展。 第一节核射线探测仪器的基本原理 一、核射线探测的基本原理 核射线探测仪器主要由射线探测器和电子学线路组成。射线探测器实质上是一种能量转换装置，可将射线能转换为可以记录的电脉冲信号；电子学线路是记录和分析这些电脉冲信号的电子学仪器。射线探测的原理是基于射线与物质的相互作用产生的各种效应，主要有以下三种。 1．电离作用射线能引起物质电离，产生相应的电信号，电信号的强度与
核探测与核电子学国家重点实验室五年工作报告
2017年4月27日 中国科学院
国家重点实验室（2011-至今） ●2011年10月（批准筹建）●2013年11月（正式成立） 总体定位和研究方向：实验室的发展 中科院重点实验室（2008-2011） ●2008年12月（正式成立） ●2009年12月，评为A 类重点实验室 所系联合实验室（2005-2008） ●2005年4月25日（正式成立） ●中国科学院高能物理研究所● 中国科学技术大学近代物理系 2015年通过科技部组织的数理领域专家组评估
总体定位和研究方向： 定位与目标 建设成为“核探测与核电子学”领域的： ?一流的研究基地 ?一流的人才培养基地 ?一流的国内外合作研究和学术交流基地
?先进核探测技术 ?前端电子学 ?大容量数据获取与处理系统 总体定位和研究方向：研究方向 ?气体探测器?闪烁探测器?半导体探测器 ?ASIC 设计与应用 ?高速波形采样技术和应用研究?高精度FPGA TDC ?高速数据读出和实时处理?触发判选?探测器控制 新思想新方法新技术新工艺设计预研建造运行
大科学工程的建设和运行 1.北京谱仪（BESIII） 2.大亚湾中微子实验 3.中国散裂中子源（CSNS） 4.江门中微子实验（JUNO） 5.高能光源验证装置（HEPS-TF） 6.高海拔宇宙线观测站（LHAASO） 7.高能环形正负电子对撞机（CEPC）
国家重点实验室专项经费 每年800万元 1.自主研究课题：400万 2.开放课题：80万 3.开放运行费：320万，维持实验室正 常运转、完成日常工作、组织学术交 流等
核医学科各种规章制度
核医学检查和治疗服务控制程序 1.目的 保证核医学诊断治疗工作按规定方法和程序在受控状态下进行，确保操作规范、结果可靠。 2.范围 本程序适用于核医学专业诊断和治疗各环节工作的控制。 3.职责 3.1临床科室医师和核医学门诊医生负责核医学检查和治疗的申请。 3.2核医学医师负责核医学检查和治疗的认定和接诊。 3.3核医学工作人员依据各自职责并按照有关规程进行相应诊疗技术操作。 3.4核医学医师负责核医学检查的结果回报及咨询，根据适应症确定治疗方案，并随时接受咨询。 3.5核医学工作人员的一切工作均应严格执行核医学科工作制度。 4.工作程序 4.1核医学检查治疗的准备工作。 4.1. 1核医学检查和治疗的认定和预约。 a.核医学实行正常工作时间8小时开诊，检查完毕后即发放诊断报告。 b.核医学的各项检查必须由临床医师或核医学门诊医师按规定认真填写 《核医学检查申请单》，申请单需经核医学医师认定后，即可对病人进行检查或酌情进行预约，检查时进行详细的登记，包括姓名、年龄、门诊或住院号、所用同位素种类、剂量、批号，并要由检查者签名。 c.对于进行核医学治疗的患者，由核医学医师接诊后进行临床体检，填写所需的其它检查项目申请单，嘱咐患者到相应的科室完成检查，建立门诊病历，包括病史，体检，检查记录，诊断，治疗方案，治疗用同位素名称、剂量及辅助治疗方案。 4.1.2核医学检查和治疗前的准备 a.上岗工作人员资格的确定必须经过相关专业的培训和科内的帮带教培
训，同时必须持有上岗证书 b.认真核对核医学检查和治疗项目，确定所用同位素种类及剂量。 c.向患者讲清楚可能的治疗效果，中间可能出现的反应和注意事项。4.2 核医学检查和治疗的操作 4.2.1依据《开放性放射源安全操作规程》进行同位素的抽取，给患者服用或注射。 4.2.2依据核医学科（室）常规技术操作规程进行检查和治疗。 4.2.3检查注意事项 a.工作人员每次操作，必须集中精力，严格执行各项相关操作规程。 b.工作人员对老幼、重症、残疾患者应给予特殊照顾，检查过程中动作要轻柔、迅速，尽量减少患者的不适，帮助患者上下检查台，主动告之患者何时就诊看结果和定期复诊。 c.工作人员在检查治疗完成后应当注重嘱咐患者相关放射防护和排泄物的处理方法，避免亲属不必要的辐射或放射性的污染。 d.若出现放射性药品不良反应，严格执行《放射性药品不良反应的紧急处理措施和登记报告制度》 e.注射放射性同位素时要严格执行无菌操作规程，执行《医院感染管理程序〉》 4.3核医学检查完成后结果回报工作和治疗患者的定期随访工作 4.3.1核医学检查结束后，应由核医学医师即刻填写或在计算机上打印核医学检查报告，完成后即刻交于被检患者或其家属。 4.3.2核医学治疗项目结束后，核医学医生应详细嘱咐患者定期复查，对于在疗程期间定期来核医学科进行治疗的患者，核医学医生要随时进行对病情的观察并记录。 4.3.3核医学工作人员检查过程中获得的资料，要认真保存，这样，有利于病人随访、复查、会诊，按照有关规定严格履行借阅手续。 5.相关文件 5.1《核医学科各项工作制度》 5.2《核医学科各级各类人员职责》 5.3《核医学科常规技术操作规程》 6.质量记录 6.1《核医学检查登记本》
核电子学习题解答
习题解答 第一章绪论 1、核信息的获取与处理主要包括哪些方面的 ①时间测量。核信息出现的时间间隔是测定核粒子的寿命或飞行速度的基本参数，目前直接测量核信息出现的时间间隔已达到皮秒级。 ②核辐射强度测量。核辐射强度是指单位时间内核信息出现的概率，对于低辐射强度的测量，要求测量仪器具有低的噪声本底，否则核信息将淹没于噪声之中而无法测量。对于高辐射强度的测量，由于核信息十分密集，如果信号在测量仪器中堆积，有可能使一部分信号丢失而测量不到，因此要求仪器具有良好的抗信号堆积性能。对于待测核信息的辐射强度变化范围很大的情况(如核试验物理诊断中信号强度变化范围可达105倍)，如测量仪器的量程设置太小，高辐射强度的信号可能饱和；反之，如量程设置太大，低辐射强度的信号又测不到，因此对于这种场合的测量则要求测量仪器量程可自动变换。 ③能谱测量。辐射能谱上的特征是核能级跃迁及核同位素差异的重要标志，核能谱也是核辐射的基本测量内容。精确的能谱测量要求仪器工作稳定、能量分辨力达到几个电子伏特，并具有抑制计数速率引起的峰位和能量分辨力变化等性能。 ④位置测量。基本粒子的径迹及空间位置的精确测定是判别基本粒子的种类及其主要参数的重要手段。目前空间定位的精度可达到微米级。 ⑤波形测量。核信息波形的变化往往反映了某些核反应过程的变化，因此核信息波形的测量是研究核爆炸反应过程的重要手段，而该波形的测量往往是单次且快速(纳秒至皮秒级)的。 ⑥图像测量。核辐射信息的二维空间图像测量是近年来发展起来的新技术。辐射图像的测量方法可分为两类：第一种是利用辐射源进行透视以摄取被测物体的图像；第二种是利用被测目标体的自身辐射(如裂变反应产生的辐射)以反映目标体本身的图像。图像测量利用计算机对摄取的图像信息进行处理与重建，以便更准确地反映实际和提高清晰度。CT技术就是这种处理方法的代表。 2、抗辐射加固主要涉及哪些方面 抗辐射加固的研究重点最初是寻找能减弱核辐射效应的屏蔽材料，后来在电路上采取某些抗辐射加固措施，然后逐渐将研究重点转向对器件的抗辐射加固。 3、核电子学的应用领域主要包括哪些方面 核电子可应用于核与粒子物理基本研究、核辐射探测器电子学、核反应堆电子学、加速器电子学、同位素应用仪表、核医学电子仪器以及剂量测量仪器等。
核医学仪器ECT的原理和应用
核医学仪器ECT的原理和应用
目录 摘要 (1) Abstract (1) 一、核医学仪器概述 (2) 二、核医学仪器SPECT的原理和应用 (2) 2.1 SPECT的原理 (2) 2.1.1 SPECT的结构和基本组成 (2) 2.1.2 SPECT的原理 (2) 2.2 SPECT的应用 (3) 1 2.3 SPECT的新进展 (3) 2.3.1 利用FIX显像提高了对肿瘤的鉴别能力 (3) 2.3.2 SPECT也能生成正电子符合图像 (4) 2.3.3 SPECT灵敏度进一步提高 (4) 2.3.4整机结构的变化 (4) 2.3.5利用不同机型图像的进行融合 (5) 2.3.6衰减校正 (6) 2.3.7探测器实现数字化 (7) 2.3.8新型探测器进入实用阶段 (7) 2.3.9新型准直器进入实用阶段 (7) 2.4 关于SPECT-CT (8) 三、核医学仪器PET的原理及应用 (8) 3.1 PET概述 (8) 2 3.2 PET的原理 (9) 2. 3.3 PET探测器 (9) 3.3.1 PET探测器的现状 (9) 2 3.3.2 PET探测器的发展趋势 (11) 3,4,5,6 3.4 关于PET/CT、SPECT/PET (13) 3.4.1 PET/CT设备概况 (13) 3.4.2 PET—CT的工作原理 (13) 3.4.3 PET与PET—CT的比较 (14) 3.4.4 PET／CT的临床应用 (14) 3.4.5 SPECT/PET--带有符合线路的SPECT (14) 四、总结和展望 (15) 参考文献 (15)
核医学仪器ECT的原理和应用 摘要 自从进人20世纪90年代以来，医学影像技术得到重大发展。在以解剖结构为基础的X射线计算机断层成像(XCT)及磁共振成像(MRI)技术发展的同时，以人体功能代谢为成像基础，反映脏器功能、组织生化代谢和细胞基因变化的功能分子影像设备，即单光子ECT和正电子符合成像(PET)也得到了迅猛发展。核医学正日益成为医学科学现代化的重要标志之一。最初，核医学领域广泛使用的成像仪器曾经是伽马照相机。但是，当今最具有代表性的设备是探测发射正电子放射性药物分布的正电子发射断层成像仪(PET)和探测单光子放射性药物分布的单光子发射计算机断层成像仪(SPECT)。本文就核医学仪器ECT的原理和应用展开了探讨。 关键词：ECT ；PET；SPECT；断层成像 Abstract Since the ninety's of twenty-first century, medical imaging technology has made a significant development. While the technologies of X-Ray Computed Tomography based on anatomical structure and Nuclear Magnetic Resonance Imaging developing, the molecular imaging technique, that is ECT and PET, has also made rapid development at the same time, whose imaging based on Metabolism of the human body functions, reflecting organic function, tissue biochemical metabolism and changes in cell gene. Nuclear medicine is increasingly becoming one of important symbols of modern medical science. Initially, the field of nuclear medicine imaging equipment widely used in gamma cameras used to be. But today the most representative positron emission device is to detect the distribution of radioactive drugs positron emission tomography imaging device (PET) and single photon radiopharmaceuticals distribution of detection of single photon emission computed tomography imaging device (SPECT). In this paper, the principle of nuclear medicine instrumentation and application of ECT to start the study Key words: ECT；PET；SPECT；Tomography
核辐射探测器与核电子学期末复习题
《核辐射探测器与核电子学》期末考试复习题 一、填空题（20分，每小题2分） 1．α粒子与物质相互作用的形式主要有以下两种：激发、电离 2．γ射线与物质相互作用的主要形式有以下三种：康普顿散射、光电效应、形成电子对 3．β射线与物质相互作用的主要形式有以下四种：激发、电离、形成离子对、形成电子-空穴对、轫致辐射 4．由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，分辨时间约为：几μs；Ｇ-Ｍ计数管的分辨时间大约为：一百μs。 5．电离室、正比计数管、G-M计数管输出的脉冲信号幅度与入射射线的能量成正比。 6．半导体探测器比气体探测器的能量分辨率高，是因为：其体积更小、其密度更大、其电离能更低、其在低温下工作使其性能稳定、气体探测器有放大作用而使其输出的脉冲幅度离散性增大 7．由ZnS(Ag)组成的闪烁计数器，一般用来探测α射线的强度 8．由NaI(Tl)组成的闪烁计数器，一般用来探测γ、X 射线的能量、强度、能量和强度 9．电离室一般用来探测α、β、γ、X、重带电粒子射线的能量、强度、能量和强度。 10．正比计数管一般用来探测β、γ、X 射线的能量 11．Ｇ-Ｍ计数管一般用来探测α、β、γ、X 射线的强度 12．金硅面垒型半导体探测器一般用来探测α射线的能量、强度、能量和强度 13．Si(Li)半导体探测器一般用来探测α、β、γ、X射线的能量、强度、能量和强度 14．HPGe半导体探测器一般用来探测α、β、γ、X、带电粒子、重带电粒子射线的能量 15．对高能γ射线的探测效率则主要取决于探测器的有效体积 16．对低能γ射线的探测效率则主要取决于“窗”的吸收 17．Ｇ-Ｍ计数管的输出信号幅度与工作电压无关。 18．前置放大器的类型主要分为以下三种：电压型、电流型、电荷灵敏型 19．前置放大器的两个主要作用是：提高信-噪比、阻抗匹配。 20．谱仪放大器的两个主要作用是：信号放大、脉冲成形 21．滤波成效电路主要作用是：抑制噪声、改造脉冲波形以满足后续测量电路的要求 22．微分电路主要作用是：使输入信号的宽度变窄和隔离低频信号 23．积分电路主要作用是：使输入信号的上升沿变缓和过滤高频噪声 24．单道脉冲幅度分析器作用是：选择幅度在上下甄别阈之间的信号 25．多道脉冲幅度分析器的道数（M）指的是：多道道脉冲幅度分析器的分辨率 26．谱仪放大器的线性指标包括：积分非线性INL、微分非线性DNL 二、名词解释及计算题（10分，每小题5分） 1.能量分辨率: 表征γ射线谱仪对能量相近的γ射线分辨本领的参数，可用全能峰的半高宽度FWHM或相对半高宽度表示 2.探测效率：定义为探测器输出信号数量(脉冲数)与入射到探测器(表面)的粒子数之比 3.仪器谱：由仪器(探测器)探测(响应)入射射线而输出的脉冲幅度分布图，是一连续谱 4.能谱：脉冲幅度经能量刻度后就可以得到计数率 5.全能峰：入射粒子以各种作用方式(一次或多次)将全部能量消耗在探测器内而形成的仪器谱峰 6.逃逸峰：若光电效应在靠近晶体表面处发生，则X射线可能逸出晶体，相应的脉冲幅度所对应的能量将比入射光子能量小，这种
核医学仪器和放射性药物
核医学仪器和放射性药物 一、核医学仪器 第一节概述 一、射线探测的基本原理 （一）电离作用 （二）荧光作用 （三）感光作用 二、射线探测器 （一）闪烁探测器 1. 闪烁体 2. 光电倍增管 3. 光导 4. 前置放大器 （二）气体探测器 1. G-M管 2. 电离室 三、核医学仪器的基本结构 （一）线性脉冲放大器 （二）甄别器和脉冲幅度分析器 （三）定标器 计数率仪 第二节常用核医学仪器 （一）γ-照相机和SPECT 1.γ-照相机基本结构和工作原理 2.SPECT的基本结构和工作原理 3.SPECT与γ-照相机相比的主要差别临床应用价值 （二）PET 1.PET的基本结构和工作原理 2．PET显像的临床价值 （三）其他核医学探测仪器 1.井型γ-计数器 2.液体闪烁计数器 3.甲状腺功能测定仪 4.多功能测定仪（肾图仪）
5．放射性活度计 二、放射性药物 第一节概述 一、放射性药物的基本概念 1.定义 2.主要类型 （1）诊断用 （2）治疗用 （3）体外分析试剂 二、放射性药物的特性 1. 合适的物理半衰期 2. 高纯度 3. 较高的比活度和无药理作用 第二节放射性核素的生产 一、核反应堆生产 二、从裂变产物中分离和提取 三、回旋加速器生产 四、放射性核素发生器 第三节放射性药物的制备 一、放射性药物常用制备方法 1. 化学合成法 2. 同位素交换法 3. 生物合成法 4. 联接标记法 5. 络合物形成法 二、正电子放射性药物制备方法 第四节放射性药物用于诊断和治疗的原理 一、诊断和治疗用体内放射性药物的聚集原理 1. 参与代谢原理 2. 被动扩散原理 3. 渗透原理 4. 生物转化原理 5. 受体、转运体特异性结合原理
核医学试题和答案
影像核医学总论 自测题 一、名词解释 1.核医学 6.阳性显像 2.临床核医学 7.单光子显像 3.放射性药物 8.分子影像学 4.放射化学纯度 9.放射性核素治疗 5.平面显像 10.放射性核素发生器 三、填空 1.核医学在内容上分为和两部分。 2.诊断核医学包括以和为主要内容的诊断法和以为主要内容的诊断法。 3.放射性药物包括放射性药物和放射性药物。 核性能优良，为发射体，能量为，物理半衰期为。 5.临床应用的放射性核素可通过、、和获得。 6.核医学显像仪器主要包括、、和。 7.放射性核素或其标记化合物能够选择性聚集在特定脏器、组织或受检病变部位中主要机制有：、、、、和等。 8.根据显像的部位、影像的采集及显示时间、方式、核射线的种类，放射性核素显像可分为：、、、、、、和。 9.放射性核素治疗具有、、、等优点，已成为治疗疾病的一种有效法方法。 10.放射性核素治疗常用的方法有：、 , 、等。 11.医学中常用的核素发生器有：和等。 12.分子影像能从分子水平上揭示人体的、、及变化，实现了在分子水平上对人体内部生理或病理过程进行无创、实时的，富有广阔的应用前景。 四、选择题 （一）A型题 1.放射性核素治疗主要是利用哪种射线 A.α射线 B.γ射线 C.射线射线 E.正电子 2.放射性核素显像最主要利用哪种射线 A.α射线 B.γ射线 C.射线射线 E.俄歇电子 3.以下哪一项不是放射性核素显像的特点 A.较高特异性的功能显像 B.动态定量显示脏器、组织和病变的血流和功能信息 C.提供脏器病变的代谢信息 D.精确显示脏器、组织、病变和细微结构
E.本显像为无创性检查 4.下面哪一项描述是正确的 A. γ闪烁探测器由锗酸铋（BGO）晶体、光电倍增管和前置放大器组成 B. γ照相机不可进行动态和全身显像是我国三级甲等医院必配的设备 仪器性能不如SPECT E.液体闪烁计数器主要测量发射γ射线的放射性核素 5.指出下面不正确的描述 发现X射线发现铀盐的放射性 夫妇成功提取放射性钋和镭和Curie首次成功获得人工放射性核素 和Berson开创了化学发光体外分析技术 6.有关PET的描述下面哪一项不正确 是正电子发射型计算机断层显像仪的英文缩写 B.它是核医学显像最先进的仪器设备 C.临床上主要用于肿瘤显像 D.显像原理是核素发射的正电子与体内负电子作用后产生湮灭辐射发出一对能量相等方向相反的511 keV γ光子经符合探测技术而被多排探测器探测到，数据经计算机处理和图像重建后获得不同断面的断层影像 E.常用放射性核素99Tc m及其标记化合物作为正电子药物 7.在SPECT脏器显像中，最理想最常用的放射性核素为 I Ga C. 99 Tc m I I 8.有关高能准直成像不正确的是 A.探测正电子湮灭辐射时产生的两个511 keV γ光子中的一个 B.探测正电子湮灭辐射时产生的两个511 keV γ光子中的两个 C.不宜进行脑和躯体肿瘤的正电子断层显像 D.对判断心肌存活有较大临床价值 E.是一种单光子探测方式 9. 有关符合线路SPECT不正确的是 A.兼备单光子和T1/2较长的正电子18F断层成像 B.不适用于11C、15O、13N等超短半衰期正电子发射体的显像 C.可进行脑和躯体肿瘤的正电子断层显像 D.探测正电子湮灭辐射产生的两个方向相反的511 keV γ光子 E.探测正电子湮灭辐射产生的两个方向相反的511 keV γ光子中的一个 10.国家规定的核医学科唯一强制检定的核医学仪器为 B. γ照相机 C.肾图仪 D.活度计 E.井型计数器 法是谁创建的 A. Yalow B. Berson C. Yalow和Berson 12.下列哪项提法是正确的 A.我国1952年首次建立了胰岛素的RIA分析方法并应用于临床 B.我国1962年首次建立了AFP和RIA分析方法并应用于临床 C.我国1962年首次建立了胰岛素的化学发光分析方法并应用于临床 D. 我国1962年首次建立了胰岛素的RIA分析方法并应用于临床 E. 我国1962年首次建立了CEA的RRA分析方法并应用于临床 13.临床核医学的组成包括 A.体外分析 B.显像技术 C.诊断和治疗 D.核素治疗 E.脏器功能测定 14.核医学的定义是 A.研究放射性核素的性质 B.研究核素在脏器或组织中的分布
核电子学与探测技术
《核电子学与探测技术》系中国核工业集团公司主管的，由中国核学会、中国电子学会所属核电子学与核探测技术分会主办的会刊，中国核工业集团公司北京核仪器厂承办，原子能出版社出版。《核电子学与探测技术》期刊多年来，来稿数量逐年增多，因此，从1981年创刊以来已5次扩大版面，从16开的64页扩大到现今的A4开本128页，从黑白封面改为彩色封面，内页纸张也从52g普通纸该为70g胶版纸。《核电子学与探测技术》先后被《中国学术期刊（光盘版）》、万方数据（ChinaInfo）系统《科技期刊群》期刊网、中国期刊网、科技部西南信息中心维普信息资源网、国防科工委期刊网收录、《CEPS中文电子期刊服务》、《书生数字期刊》收录，被美国工程信息公司（Ei）、化学文摘（CA）、国际原子能机构（IAEA）的检索刊物INIS和国内多家权威文摘刊物等所收录。被《中国学术期刊（英文版）》即《Chinese Science Abstracts》、《中国学术期刊（中文版）》等文摘刊物收录。据《中国期刊网》和中国科技信息研究所的《万方数据—数字化期刊群》等调查，本刊的Web影响因子在原子能科技类刊物中名列前茅，读者从网上对本刊的点击率和下载率是名列前茅的。 2004年3月《中国知识资源总库》编辑委员会致函本刊，函件中说：通过对《中国期刊全文数据库》中近8000种期刊10年的引文统计分析，筛选出文献引用频次排名在前500名的高水平期刊，进行全面、系统、完整的数字化整合，以期建成我国有代表性的、完备的、系统的国家级期刊精品数据库。函件中告知本刊已被编入国家级期刊精品数据库《中国知识资源总库·科技精品期刊库》。多年来一直被评为全国中文核心期刊，在原子能科技类遴选的15种核心期刊中排名第五位（见北京大学出版社出版的《中文核心期刊要目总览》2004年版（即第四版）第77页。一直被中国科技论文统计与分析（中国科学技术信息研究所受国家科学技术部发展计划司委托项目）、中国学术期刊综合评价数据库和中国科学引文数据库等作为来源期刊。 2003年开始采用著名核科学家、“两弹一星”元勋、两院院士原全国政协副主席朱光亚为本刊题写的刊名。 《核电子学与探测技术》征稿简则 1) 来稿务求论点明确, 文字简练, 数据可靠。 2) 文章题目简明(20个汉字以内); 中英文摘要须包括题目、作者姓名、作者单位、城市名、省名和邮政编码，并应写成叙述性文摘(含有研究目的、方法、结果和结论)；关键词为3～5个，并提供该文的中图分类号。 3) 文稿应采用阿拉伯数字进行分级编号, 最多可用4级。引言不编号,也不写“引言” 字样。 4) 作者简介包括（第1作者姓名（出生年--）、性别（民族，汉族省略）、籍贯、职称、学位、从事研究方向） 5) 基金项目名称及项目编号、需以脚注形式写明。
核电子学与核仪器
1．解释：核辐射探测器 辐射探测器是将入射射线的信息(能量、强度、种类等)转换成电信号或者其它易测量信号的转换器，即传感器或换能器。是用来对核辐射和粒子的微观现象，进行观察和研究的传感器件﹑装置或材料。 2．核辐射探测的主要内容有哪些？ 辐射探测的主要内容有：记录入射粒子的数量(射线强度)，测定射线的种类，确定射线的能量等。应用要求不同，探测的内容可能不同，使用的辐射探测器也可能不同。 3．常见的核辐射探测器按工作原理可分成哪几类？ 常见的辐射探测器，按工作原理可分成以下几类: ①利用射线通过物质产生的电离现象做成的辐射探测器，例如，电离室、半导体探测器等。 ②利用射线通过物质产生荧光现象做成的探测器，例如，闪烁计数器。 ③利用辐射损伤现象做成的探测器，例如，径迹探测器。 ④利用射线与物质作用产生的其他现象，例如，热释光探测器。 ⑤利用射线对某些物质的核反应、或相互碰撞产生易于探测的次级粒子做成的探测器，例如，中子计数管。 ⑥利用其他原理做成的辐射探测器。 4．闪烁计数器由哪几个部分组成？答：闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管等组成。 5．核辐射探测器输出的脉冲，其哪些参量与射线强弱、能量大小有着什么样的定性关系？ 入射射线强时，单位时间内产生的脉冲数就多一些；入射粒子能量大时，产生的光子就多，脉冲幅度就大一些，从这些情况便可测知射线的强度与能量。 6．对用作核辐射探测器的闪烁体有哪些要求？ ①闪烁体应该有较大的阻止本领，这样才能使入射粒子在闪烁体中损耗较多的能量，使其更多地转换为光能，发出较亮的闪光。为此，闪烁体的密度及原子序数大一些对测量γ射线是合适的。 ②闪烁体应有较大的发光效率(也称转换效率)。 ③闪烁体对自己发出的光应该是透明的，这样，闪烁体射出的光子可以大部分(或全部)穿过闪烁体,到达其后的光电倍增管的阴极上，产生更多的光电子。 ④闪烁体的发光时间应该尽可能短。 闪烁体的发光时间越短，它的时间分辨能力也就越强，在一定时间间隔内，能够观测的现象也就更多，可以避免信号的重叠。 ⑤闪烁体发射的光谱应该与光电倍增管的光阴极光谱响匹配，这样才能使产生的光子
核医学仪器习题
[单选]按1980年的美元记价，设GD表示GDP平减指数。则1990年的实际GDP等于1990年名义GDP（）。 A.乘以（GD80／GD90）； B.乘以（GD90／GD80）； C.除以1980年的GD； D.除以1990年GD和1980年GD的差额。 [单选,A1型题]关于双探头符合线路SPECT的描述正确的是（） A.是在常规SPECT上窦现正电子探测的影像设备 B.需配置高能准直器 C.探测器晶体改为锗酸铋制成 D.可进行F、C、O、N等成像 E.可逐步取代PET [单选,A1型题]99mMo/99mTc发生器洗脱液的质控指标不包括（） A.载体99mTc含量 B.pH值 C.标记率 D.Al或Zr含量 E.99mMo含量 [单选,A1型题]放射性核素显像时射线的来源是（） A.自引入被检者体内放射性核素发出 B.体外X射线穿透患者机体 C.频率为25～75MHz超声 D.宇宙射线 E.微波 [单选,A1型题]显像剂是通过微血管栓塞和拦截的显像方法是（） A.肺通气显像 B.心血池显像 C.肝胆显像 D.肺灌注显像 E.骨显像
[单选,A1型题]静脉注射肝胆显像剂后可被肝内何种细胞摄取（） A.肝巨噬细胞 B.胆管细胞 C.肝细胞 D.转移性肝癌细胞 E.血管上皮细胞 [单选,A1型题]关于99mTc-MDP骨显像，显像剂被脏器或组织摄取的机制是（） A.化学吸附 B.细胞吞噬 C.选择性浓聚 D.选择性排泄 E.通透弥散 [单选,A1型题]关于11CMET显像的论述不正确的是（） A.11CMET为正电子显像剂 B.11CMET是临床上目前应用最为广泛的氨基酸代谢显像剂 C.在肿瘤显像中，11CMET可用于精确地描述蛋白质的合成速率 D.11CMET可由放射化学自动合成仪制备 E.11CMET可用于SPECT显像 [单选,A1型题]111In-DOCT（铟［111In］奥曲肽注射液），主要聚集在哪些受体阳性的肿瘤（） A.整合素受体阳性 B.生长抑素受体阳性 C.多巴胺受体阳性 D.雌激素受体阳性 E.血管活性肠肽受体阳性显像 [填空题]发动机润滑系主要有（）、（）、（）、（）、（）、等作用。 [填空题]润滑系一般由（）装置、（）装置、（）装置、（）装置、（）装置、（）装置、（）装置、（）装置等部分组成。 [填空题]解放CA6102型汽车发动机润滑油路中，曲轴主轴颈、（）、（）、（）和分
探测器中的核电子学
核辐射探测器中的核电子学学院名称核科学技术学院
学号 201321010322 学生姓名张枫 核辐射探测器中的核电子学 摘要：核辐射探测器是指能够指示、记录和测量核辐射的材料或装置。辐射和核 辐射探测器内的物质相互作用而产生某种信息（如电、光脉冲或材料结构的变化），经放大后被记录、分析，以确定粒子的数目、位置、能量、动量、飞行时 间、速度、质量等物理量。核辐射探测器是核物理、粒子物理研究及辐射应用中 不可缺少的工具和手段。核辐射探测器的工作过程大致分为二阶段：一是与辐射 反应，生成某种信息，该过程属于核测控内容；二是该信息的记录、收集、处理， 该过程属于核电子学内容。 关键字：核辐射、核电子学、核辐射探测器。
1.核辐射探测器的工作过程 其工作过程大致分为二个，一是与辐射反应，生成某种信息；二是该信息的记录、收集、处理。 2.与辐射相互作用产生某种信息的过程 核辐射探测器按探测介质类型及作用类型大致分为三种：气体探测器、半导体探测器、闪烁体探测器。它们与辐射相互作用的过程大不相同，但是其基本思想没变，都是辐射粒子射入探测器的灵敏体积；入射粒子通过电离、激发等效应而在探测器中沉积能量；探测器通过各种机制将沉积能量转换成某种形式的输出信息。 2.1气体探测器 气体探测器是内部充有气体、两极加有一定电压的小室。入射带电粒子通过气体时，使气体分子电离或激发，在通过的路径上生成大量的离子对—电子和正离子。带电粒子在气体中产生一电子离子对所需的平均能量称为电离能，电离能只与介质有关，与带电粒子的种类无关；带电粒子能量越高，其所生成的离子对越多，则生成的离子对数可以反应入射带电粒子的能量。 2.2闪烁体探测器 闪烁探测器是利用某些物质在核辐射的作用下会发光的特性探测核辐射的，这些物质称为荧光物质或闪烁体。其工作原理为：带电粒子进入闪烁体中，使原子电离激发，受激原子在退激过程中发光，光子穿过闪烁体、光导，一部分到达光电倍增管的光阴极，在光阴极上打出光电子，被光电倍增光的第一倍增极收集的光电子经过光电倍增管各倍增极的倍增，便产生一个电脉冲信号。 2.3半导体探测器 半导体探测器探测带电粒子的基本原理与气体电离室的十分相似，都是带电粒子在半导体探测器的灵敏体积内产生电子－空穴对，电子－空穴对在外电场的作用下漂移而输出信号。 我们把气体探测器中的电子－离子对、闪烁探测器中被 PMT第一打拿极收集的电子及半导体探测器中的电子－空穴对统称为探测器的信息载流子。 3信号载流子收集、记录、处理过程
核电子学与核仪器复习题(解答)
第二章 1．解释：核辐射探测器 辐射探测器是将入射射线的信息(能量、强度、种类等)转换成电信号或者其它易测量信号的转换器，即传感器或换能器。是用来对核辐射和粒子的微观现象，进行观察和研究的传感器件﹑装置或材料。 2．核辐射探测的主要内容有哪些？ 辐射探测的主要内容有：记录入射粒子的数量(射线强度)，测定射线的种类，确定射线的能量等。应用要求不同，探测的内容可能不同，使用的辐射探测器也可能不同。 3．常见的核辐射探测器按工作原理可分成哪几类？ 常见的辐射探测器，按工作原理可分成以下几类: ①利用射线通过物质产生的电离现象做成的辐射探测器，例如，电离室、半导体探测器等。 ②利用射线通过物质产生荧光现象做成的探测器，例如，闪烁计数器。 ③利用辐射损伤现象做成的探测器，例如，径迹探测器。 ④利用射线与物质作用产生的其他现象，例如，热释光探测器。 ⑤利用射线对某些物质的核反应、或相互碰撞产生易于探测的次级粒子做成的探测器，例如，中子计数管。 ⑥利用其他原理做成的辐射探测器。 4．闪烁计数器由哪几个部分组成？答：闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管等组成。 5．核辐射探测器输出的脉冲，其哪些参量与射线强弱、能量大小有着什么样的定性关系？ 入射射线强时，单位时间内产生的脉冲数就多一些；入射粒子能量大时，产生的光子就多，脉冲幅度就大一些，从这些情况便可测知射线的强度与能量。 6．按不同的分类标准，闪烁体分为哪几类？试列举。 闪烁体的种类很多，有固体的，液体的，也有气体的。可以是有机物，也可以是无机物。闪烁体的外形也可随应用要求而不同。 7．对用作核辐射探测器的闪烁体有哪些要求？ ①闪烁体应该有较大的阻止本领，这样才能使入射粒子在闪烁体中损耗较多的能量，使其更多地转换为光能，发出较亮的闪光。为此，闪烁体的密度及原子序数大一些对测量γ射线是合适的。 ②闪烁体应有较大的发光效率(也称转换效率)。 ③闪烁体对自己发出的光应该是透明的，这样，闪烁体射出的光子可以大部分(或全部)穿过闪烁体,到达其后的光电倍增管的阴极上，产生更多的光电子。 ④闪烁体的发光时间应该尽可能短。 闪烁体的发光时间越短，它的时间分辨能力也就越强，在一定时间间隔内，能够观测的现象也就更多，可以避免信号的重叠。 ⑤闪烁体发射的光谱应该与光电倍增管的光阴极光谱响匹配，这样才能使产生的光子被充分利用起来，使光电倍增管的光阴极产生较多的光电子。否则，将因为光电倍增管对闪烁体发射的光子光谱不敏感，而不能产生良好的响应，得不到大的输出信号。 ⑥闪烁体要有很高的能量分辨本领。 除此以外，其它条件，例如：要求闪烁体易于加工；闪烁体具有适当的折射率和光藕合能力，尽可能避免全反射，使大部分光线都能射到光电倍增管的光阴极上；闪烁体能够长期工作于辐射条件下，闪烁体性能稳定等等，也是人们所期望的。 8．解释：能量分辨本领、能量分辨率、能量分辨力 能量分辨本领是指，针对两种不同能量的入射粒子，探测器所能够测定最小的能量间隔。 我们定义能量分辨率21W 为：21W =%100/021??h h 这样，当脉冲幅度被放大时，21h ?也被放大，分辨率基本保持不变。它表征探测器的相对分辨能力。可见能量分辨率越小，则分辨本领越好。 9．表示分辨本领的高低的方法有哪些？ 一是将如图所示横坐标换算成能量单位(keV 或eV)，21h ?相应为E ?，这时，信号幅度虽然被放大，但引起这些信号的原始射线能量并未改变，可以凭此相互 比较，而不会因为放大倍数等测量条件的改变而产生差错。称E ?为极大值一半处的宽度，简称半高宽(FWHM ，full width at half maximum)，来表征探测器的能量绝对分辨能力。除了用半高宽(FWHM)以外，有时还用FWTM 来表达，即：十分之一高宽(FWTM ，full width at tenth maximum)。 办法之二是，采用能量分辨率来表示分辨本领的高低。我们定义能量分辨率21W 为：21W =%100/021??h h 这样，当脉冲幅度被放大时，21 h ?也被放大，分辨率基本保持不变。它表征探测器的相对分辨能力。可见能量分辨率越小，则分辨本领越好。 10．理想的能谱与实际测得的能谱有何区别？ 实际的测得的有本底 11．解释：脉冲幅度谱、微分谱、仪器谱、半高宽、谱仪的能量分辨率 将闪烁计数器的输出画成一条曲线来看，横坐标表示闪烁体输出的信号幅度，纵坐标为在一段时间内，不同幅度的脉冲在对应的脉冲幅度位置上的累计数(而不是计数率)，这条曲线称为脉冲幅度的微分分布曲线，简称微分谱（仪器谱）。 半高宽21h ?是这样求得的：在最大计数的一半处，画一条平行于横坐标轴的直线，与曲线相交得到的宽度即为21h ?，从图2.3可见，21h ?越小，则分辨本 领越好，理想的情况应接近0，这时分布曲线将接近为一条垂直于横坐标轴的直线。 谱仪的能量分辨率21W 为：21W =%100/021??h h 这样，当脉冲幅度被放大时，21h ?也被放大，分辨率基本保持不变。它表征探测器的相对分辨能力。可见能量分辨率越小，则分辨本领越好。 12．对于分辨率分别为8%和13%的NaI(Tl)晶体，哪个晶体的能量分辨能力高？ 能量分辨率越小，则分辨本领越好，能量分辨能力高。对于能量分辨率分别为8%和13%的NaI(Tl)晶体，则前者的分辨能力优于后者。 13．用好的NaI(Tl)晶体和光电倍增管，能量分辨率可达多大？ 能量分辨率可达6%—7%左右。 14．能量分辨能力与射线能量有何关系？ 能量越高，产生粒子数越多，相对涨落就越小，能量分辨本领就会好些； 能量越低，产生的光子数越少，相对涨落就会越大，能量分辨本领就会差。 15．解释：探测效率 一段时间内，探测器探记录到的粒子数与入射到探测器中的该种粒子数之比。(探测效率是入射粒子通过探测器的灵敏体积时，能产生输出信号的概率) 16．常用的闪烁体有哪些？ (1)碘化钠(铊) (2)硫化锌(银)(3)碘化铯(铊)(4)碘化锂(铊)(5)液体闪烁体 17．为什么NaI(Tl)探测器具有很高的探测效率？ NaI(Tl)晶体是具有很大光输出的闪烁体，广泛应用于探测γ射线的强度和能量。NaI(Tl)晶体的相对密度大，有效原子序数高，碘的含量占85%(碘的原子序数为53)，所以阻止γ射线本领很大。 NaI 闪烁体可以做成很大的尺寸(体积在 200mm 200mm ?φ以上)，由于NaI(Tl)单晶十分透明，利用它来探测γ射线是很有利的，探测γ射线效率很高， 可在百分之几十左右。 18．与NaI(Tl)探测效率有关的因素有哪些？