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1、y照射量率常数r的物理意义是距离1居里的y点源1米处，在1小时内所产生的照射量率。 严格定义为4：发射光子的某种放射性核素的照射量率常数r 6是l2(dX/dt) 6除以A而 得的商，其中(dX/dt) 6是在距离放射性活度为A的这种核素的点源l处由能量大于6的 光子所产生的照射率.在铀矿勘探中，Y照射量率常数又称为Y常数，用符号K表示，在数值上被定义为质量为1g 的点状源在距离1cm处的照射量率。KRa=4.92X 10-4C cm2/(kg s gRa)KU=2.05X10-10C cm2/(kg s gU)KTh=8.82X 10-11C cm2/(kg s gTh)KK = 5.132
2、X10-14C cm2/(kg s gK)点源Y照量率的计算照射量率设点源的活度为A居里，离源R米处的照射量率的计算公式为：当点源处于均匀介质中时，在介质内部距离质量为m的点源R处的丫照射量率为：两个重要启示：其一，Y射线照射量率与单位时间内入射到该体积元内的光子数中(光子注量率，为 单位时间内进入体积元dv中的光子数目)成正比。其二，Y射线照射量率与单位时间内空气体积元中吸收能量的大小成正比。线状源Y照量率面状源Y照射量率圆锥台状辐射体上空Y照射量率町角魔台也下射携醍射会奉为：I - 2吨卢nn.血 街(El 24)引用*陪酌裁哈仰h广 厂* = t(x) -WCiEl 晃)T = i 上g
3、甘)-TE 斗古.处 H w宅*) -+ ifI；.*（，.占上;京? V ?； ： : c t - 7 =0F ： .式町箱距地面商（J ?：,： : .制线览射虽!&加5 =些膈=心呻）- .:或中，盈示限、.，.表面中，点的射肘由卒。用于探测Y射线的探测器必须有两个特殊的功能。首先它必须起一个转换介质的作用， 入射丫射线在探测器中有适当的相互作用几率产生一个或更多的快电子。第二，它对于这些 次级电子来说必须起普通探测器的作用。对低能Y射线（直到数百keV）光电吸收占优势，对高能Y射线（510MeV以上）电子对生 成占优势，而康普顿散射是介于以上两个极端情况的整个能量范围内最可能发生的过程
4、。“小”探测器模型：所谓“小”探测器是指探测器的体积小于初始Y射线与吸收材料相互作 用所产生的次级Y辐射的平均自由程。这些次级Y辐射包括康普顿散射的散射Y射线以及在 电子对产生的正电子湮没产产的Y光子。因为次级Y射线的平均自由程一般有几个厘米左右， 如果探测器的尺寸不超过1或2厘米，就算满足小”的条件；同时假定Y射线与探测器介 质相互作用产生的所有带电粒子（光电子、康普顿电子、正负电子对）的能量全部沉淀在探测 器中。对“小”探测器而言，只有负电子和正电子的动能被积存下来，而湮没辐射逃逸掉了，其净 效应是在低于光电峰2m0c2（1.02MeV）的能谱位置上叠加一个双逃逸峰。若入射丫射线能量于 1
5、.02MeV，对能谱的贡献只有康普顿散射和光电吸收的综合效应产生。相应于康普顿散射电 子能量的连续谱称为康普顿连续谱，而相应于光电子能量的窄峰称为光电峰。“大”探测器模型：所谓“大”探测器是指探测器的尺寸足够大，以至包括康普顿散射的散 射Y射线和湮没辐射Y光子在内的所有次级辐射都在探测器灵敏体积内发生相互作用，而逃 不出探测器的表面。如果探测器对电子能量的响应是线性的，那么所产生的脉冲幅度正比于沿着该历程产生的全 部电子的总能量。因为没有射线从探测器逃逸出去，所以不管具体历程多么复杂，这些电子 的总能量应该就是Y光子的初始能量。因此，探测器响应就如同初始Y光子经历了一次单历 程的简单光电吸收一
6、样。这一过程又称为累计效应。中等大小探测器：低能至中能的Y射线能谱（在此能区电子对产生并不明显）仍是由康普顿连 续谱和光电峰组成，在中能区域，多次康普顿散射后产生的散射光子后，导致多次反冲电子 的总能量在探测器中沉淀显然有可能大于单次散射的最大值。Y射线能量很高，致使形成电 子对的几率增加，响应过程更复杂。这时，湮没光子可能逃逸，也可能在探测器内再次进行 相互作用。这些附加的相互作用可能是一个或者一对湮没光子的部分能量或全部的能量被吸 收。如果一对湮没光子逃逸而未相互作用，那么Y射线的响应同“小”探测器模型，将产生 双逃逸峰。比较经常发生的历程是一个湮没光子逃逸而另一个完全被吸收。其结果是在能
7、谱 上比光电峰低m0c2（0.511MeV）的能量处出现一个单逃逸峰。一个或一对湮没光子在探测器介 质中可以通过康普顿散射和相继的散射光子将部分能量转变成反冲电子的能量，这些相互作 用造成另一个康普顿连续能区，而叠加在一次康普顿连续谱上。在响应能谱曲线上，这样一 些事件聚集在双逃逸峰和光电峰之间。累计效应是指入射丫光子在探测介质中通过多次相互作用所引起的Y光子的能量吸收。 由于累计效应，可使本来是属于康普顿坪中的脉冲转到全能峰中去；对形成电子对效应，这 就相当于湮没辐射的两个光子又被晶体完全吸收，把本来属于单逃逸峰或双逃逸峰的脉冲数 转到全能峰中去。因此，累计效应的结果，是相对地提高了全能峰中
8、的脉冲数。对通常尺寸的晶体，全能峰中不少脉冲来自于一次作用，但也有相当多的脉冲来自累计作 用，而它们的平均脉冲幅度又不一样，这就会使全能峰的线宽增加，称为“本征加宽”和峰效应：在Y能谱测量中，两个（或更多）Y光子同时被探测器晶体吸收产生幅度更 大的脉冲，该脉冲幅度所对应的能量为两个（或更多）光子能量之和。边缘效应：Y光子转移给次级电子的动能在一般情况下都被晶体所吸收。但若这个次级 电子产生在靠近晶体边缘处，它可能逸出晶体以致将部分动能损失在晶体外，所引起的脉冲 幅度也要相应地减小，这种影响称为边缘效应。能量分辨率是表征Y射线谱仪对能量相近的Y射线分辨本领的重要参量，可用全能峰的 半高宽度（FW
9、HM）或相对半高度宽（%）来表示。任何Y谱仪的能量分辨率与Y射线能量有关。 探测效率，它是指探测器计数与源所发射的粒子数之比，这个指标关系到Y射线测量中所花 费时间和所必需的最低源强探测器效率，它是指探测器计数与入射在探测器灵敏体积上粒子数之比1）代射本征牧率s皆全谱下制挪冲数与到晶体E的t光孑数志虬 简称本征兹曷尚全能岭内的胧冲敏与射到晶体上的t光于效之到,=峰总Eh舶定L可.E+.，电5.： 4：必澜探测放E若几何因孑西定义为晶依对磨所的相对立体海，则源 探删效率可写丸%. 一5“沪4）惊峰探倒规牵由下魅示;,?. = k岛“，-/峰总比：把全能峰内的脉冲数与全谱下的脉冲数之比称为峰总比，
10、又称光分数，用R表示 峰康比：它是指全能峰中心道最大计数与康普顿坪内平均计数之比。峰康比的意义在于它说 明了若一个峰落在另一个谱线的康普顿坪上，该峰是否能清晰地表现出来，即存在高能强峰 时探测低能弱峰的能力。峰康比越大，峰越便于观察和分析。能量线性：谱仪的能量线性一方面取决于探测器本身的输出脉冲幅度与吸收粒子能量是 否线性；另一方面取决于仪器电子线路单元对脉冲的线性放大与处理。计数率效应和数据积累速度:谱仪在高计数率下使用时，由于脉冲的堆积效应以及电子学线 路的基线漂移等原因，它的分辨率要变坏，峰位要漂移，峰形也发生畸变。因此使用谱仪时， 计数率不能太高。稳定性:稳定性是衡量Y射线谱仪的能量分
11、辨率、探测效率等性能指标和峰位置有无改变的 技术参数。影响仪器稳定性的因素既可来自探头方面，也可来自仪器电子线路方面。对NaI（T1） 探头来说，主要有三个因素：1、光电倍增管的增益的变化。实验发现，这种变化与脉冲幅 度和计数率有关；2、温度影响.3、光电倍增管增益受高压漂移而变化 能量刻度就是在谱仪所确定的使用条件下（包括谱仪的组成元件和使用参数，如高压、放大倍数，时间常数等），利用已知能量的Y放射 源（或称刻度源）测出对应能量的峰位，然后作出能量和峰位（道址）的关系曲线 或者数学表达式。有了这样的能量刻度，那末测到了峰位就可以找出射线能量。 根据能量刻度结果还可以检验谱仪的线性范围和线性好
12、坏。X射线荧光的产生：第一步是利用入射量子的能量；第二步是以特征X射线（荧光）的形式放 出。入射量子的能量必须略高于内层电子的结合能，其多余的能量便成为该电子的动能。一 个较外层电子在补充内层电子空位时放出的能量与两个能量之间的差值准确相当，因此释放 出来的光量子，即特征X射线(荧光)的能量等于两个能级间的能量差，由下式确定：上式表明，特征X射线能量与Z2成正比，或者说每个谱系的特征X射线能量的平方根和原 子序数(Z )成线性关系。上述规律称为莫塞莱定律。俄歇效应：X射线荧光产生过程中，若产生特征X射线的能量大于原子某外层电子的结合能 时，则有可能能将能量传递给原子本身的外层电子，使之成为自由
13、电子，而不再发射特征X 射线。这一物理过程称为俄歇效应发射特征X射线的几率称为荧光产额，用表示X射线的吸收：(以下关键公式)-H-i = 1 届；g吸收限的陡变比，就是在吸收曲线上吸收限两侧光电吸收系数之比X射线探测器应满足下列要求：具有较高的探测效率和全能峰效率；(2) 具有良好的能量分辨率和能量线性；(3) 死时间短，有优良的高计数率特性；(4) 使用方便，工作稳定、可靠；(5) 价廉，寿命长；(6) 对携带式仪器，应具有轻便、低功耗的特点。闪烁计数器可实现对X射线的照射量率与能量测量。闪烁计数器由闪烁体、光电倍增管 和高压电源组成。其工作原理可以用下列几个连续阶段说明：(1)X射线在闪烁
14、体中被吸收， 闪烁体将吸收的能量转换为可见光；(2 )可见光射向光电倍增管，光电倍增管的光电阴极吸 收可见光后，发出光电子；光电子在加有电场的倍增极中逐级倍增；通过外加电路， 形成电脉冲信号。S6.10置示百图I. Aik :|.三： . .：； F： :. :.e.*.七三.1宾.：页置糖:大祁：.Elew，心，；、.*， * 影响闪烁计数器稳定性的因素：(1)高压电源的影响(2)使用时间的影响 射线照射量率的影响(4)温度的影响(5)磁场的影响 (6)其它注意事项不同时间进入计数管的入射核辐射产生的脉冲形状。显然，在td时间内电场减弱还未恢复，故不能产生新的脉冲。td称为计数管的死时间。经
15、td之后，电场逐渐恢复， 脉冲幅度相应增大。经过(td+tr)时间之后，脉冲才完全恢复到第一个脉冲的高度，tr称为计 数管的恢复时间。通常把记录两个相邻脉冲之间的最短时间间隔称为正比计数管的分辩时间。半导体探测器：能量分辩率好，线性响应好，脉冲上升时间短，结构简单，偏压低等显著特点。半导体探测器种类很多，有扩散结探测器、面垒探测器、锂漂移探测器、高纯错 探测器、硅PIN探测器、以及化合物探测器等。在一般情况下，能量分辩率3与收集到的电荷数N有下列关系：X射线探测器的性能比较：1.能量分辨率Si(Li)探测器能将相邻元素的KaX射线明显 分开，正比计数器只能分开原子序数之差大于2的元素的KaX射线，闪烁计数器能量分辨 率最差。2.探测效率闪烁计数器探测效率最高。在低能部分三种探测器都有高的探测效率， 而探测的最低阈能则由窗物质决定。3.输出脉冲的幅度 闪烁计数器的输出脉冲幅度最大 (n10毫伏n- 100毫伏)，正比计数器的输出脉冲幅度为毫伏级，半导体探测器本身无 放大作用，其输出幅度最小，一般在毫伏级以下。4.计数速度三种探测器的分辨时间都 很小。计数率在30004000次/秒
