主要由閃爍體、光的收集部件和光電轉(zhuǎn)換器件組成的輻射探測器。當粒子進入閃爍體時，閃爍體的原子或分子受激而產(chǎn)生熒光。利用光導(dǎo)和反射體等光的收集部件使熒光盡量多地射到光電轉(zhuǎn)換器件的光敏層上并打出光電子。這些光電子可直接或經(jīng)過倍增后，由輸出級收集而形成電脈沖。早在1903年就有人發(fā)現(xiàn) α粒子照射在硫化鋅粉末上可產(chǎn)生熒光的現(xiàn)象。但是，直到 1947年，將光電倍增管與閃爍體結(jié)合起來后才制成現(xiàn)代的閃爍探測器。很多物質(zhì)都可以在粒子入射后而受激發(fā)光，因此閃爍體的種類很多，可以是固體、液體或氣體。
無機閃爍體
簡介
固體的無機化合物閃爍體一般是指含有少量其它種晶體（激活劑）的無機鹽晶體。雖然用純無機鹽晶體也可作為閃爍體，但加了激活劑后能明顯提高發(fā)光效率。當閃爍體中原子的軌道電子從入射粒子接受大于其禁帶寬度的能量時，便被激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶。然后，再經(jīng)過一系列物理過程回到基態(tài)，根據(jù)退激的機制不同而發(fā)射出衰落時間很短的熒光（約 10納秒）或是較長的磷光（約1納秒或更長）。最常用的無機晶體是用鉈激活的碘化鈉晶體，即碘化鈉（鉈），最大可做到直徑 500毫米以上。它有很高的發(fā)光效率和對γ射線的探測效率。其他無機晶體還有碘化銫（鉈）、碘化鋰（）、硫化鋅（銀）等，各有特點。新出現(xiàn)的有鍺酸鉍等。氣體和液體的無機化合物閃爍體，多用惰性氣體及其液化態(tài)制成、如、、、、氦等。其中以氙的光輸出最大而較多使用。
輻射探測
X射線、CT、核醫(yī)學放射性核素成像、環(huán)境輻射監(jiān)測、高能射線探測，其原理都是利用光子流作為射線源，射線穿透人體或物質(zhì)，再從人體或物質(zhì)中發(fā)射出來或射線直接被探測器接收而形成影像。所以探測器系統(tǒng)對射線的接收程度就成為關(guān)鍵的因素之一，常用的技術(shù)有：氣體電離室探測、半導(dǎo)體材料探測、閃爍晶體探測等。而閃爍晶體因其固有的吸收射線輻射發(fā)光的特性就成為測量射線能量和強度的良好材料。無機化合物閃爍晶體主要應(yīng)用領(lǐng)域有高能物理、核物理、核醫(yī)學（如XCT、聚對苯二甲酸乙二醇酯以及g相機）、工業(yè)應(yīng)用（工業(yè)CT）、地質(zhì)勘探、石油測井等。閃爍晶體在射線的激發(fā)下能發(fā)出位于可見光波段的光波，不同的閃爍體最大閃爍發(fā)射波長、光產(chǎn)額、閃爍衰減時間、輻射長度、輻照硬度及密度、熔點、硬度、吸潮性等物理性質(zhì)都有所不同。現(xiàn)實中沒有任何一種閃爍體能滿足全部使用要求，每種閃爍晶體都有各自的優(yōu)缺點，使用中需根據(jù)具體要求及應(yīng)用領(lǐng)域選擇不同的材料。一般來說無機化合物閃爍晶體用于輻射探測時基本應(yīng)具備以下幾個條件：
<1>對探測粒子有較大的阻止本領(lǐng)，使入射粒子在晶體中的損耗量較大，為此閃爍體的密度及有效原子序數(shù)應(yīng)較大。
<2>具有較高的發(fā)光效率及較好的能量分辨率。
<3>在自身發(fā)光波段內(nèi)無吸收，即有較高的透過率。
<4>較短的發(fā)光衰減時間（時間分辨好）。
<5>發(fā)射光與光探測元件光譜響應(yīng)相匹配。
<6>較大的輻照硬度（抗輻射損傷）。
<7>較好的熱穩(wěn)定性（發(fā)光效率受溫度影響小）。
<8>易于加工成各種形狀和尺寸。
<9>較好的化學穩(wěn)定性（不吸潮）。
現(xiàn)已開發(fā)的無機化合物閃爍體如下：NaI(Tl) .CsI. CsI(Na) .CsI(Tl) .LiF(Eu) .氟化鈣(Eu) .CdF2、BaF2.CeF3 .BGO(Bi3Ge4O12) .ZWO(ZnWO4) .CWO(CdWO)4 .PWO(PbWO4) .GSO:Ce(Gd2SiO2O5:Ce) .LAP:Ce(LaAl臭氧:Ce) .YAP:Ce（Y AlO3:Ce）.LSO:Ce(Lu2Si2O5:Ce)等。
應(yīng)用領(lǐng)域
碘化鈉和BGO(鍺酸鉍)是應(yīng)用較多的閃爍晶體，NaI(Tl)光輸出大。對NaI(Tl)光輸出的界定是以最早的塑料閃爍體--（C14H10）來標定，相對于蒽，NaI(Tl)的相對光輸出為230%。
NaI(Tl) 晶體密度較低（3.65g/cm3）， BGO有較高的密度（7.13g/cm3），但光輸出較低（只有NaI(Tl)的8%）。現(xiàn)處于較前沿的閃爍晶體有：GSO(Ce)、YAP (Ce)、LAP(Ce)、LSO(Ce)等。這些晶體光輸出較高，如LSO(Ce)約為碘化鈉(Tl)的75%，且衰減時間快、密度高。因其優(yōu)良的性能，盡管造價昂貴，但仍不失為高能探測的理想材料。
有機閃爍體
有機閃爍體大多屬于苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族碳氫化合物，其發(fā)光機制主要由于分子本身從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的躍遷。同無機化合物晶體一樣，有機閃爍體也有兩個發(fā)光成分，熒光過程小于1納秒。有機閃爍體又可分為有機晶體閃爍體、液體閃爍體和塑料閃爍體。有機晶體主要有蒽、茋、等，具有比較高的熒光效率，但體積不易做得很大。液體閃爍體和塑料閃爍體可看作是一個類型，都是由溶劑、溶質(zhì)和波長轉(zhuǎn)換劑三部分組成，所不同的只是塑料閃爍體的溶劑在常溫下為固態(tài)。還可將被測放射性樣品溶于液體閃爍體內(nèi)，這種“無窗”的探測器能有效地探測能量很低的射線。液體和塑料閃爍體還有易于制成各種不同形狀和大小的優(yōu)點。塑料閃爍體還可以制成光導(dǎo)纖維，便于在各種幾何條件下與光電器件耦合。
光電轉(zhuǎn)換器
光電轉(zhuǎn)換器件一般采用光電管與光電倍增管。但是，后出現(xiàn)的半導(dǎo)體光電器件，具有高的量子轉(zhuǎn)換效率和低功耗，便于閃爍探測器的微型化和提高空間分辨率。已有人研制成閃爍體與光電器件均用半導(dǎo)體材料組成的單片集成化的閃爍探測器。
利用光電倍增管倍增系統(tǒng)所做成的電子倍增器，也可單獨用來探測輻射。將分立的二次級改為連續(xù)的二次級后，形成通道型電子倍增器。微型化的通道型電子倍增器──微通道板可以做到在1c㎡面積上具有幾十萬個微通道。用微通道板作為電子倍增系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換器件，不但可以得到較高的靈敏度，而且還具有良好的時間特性和位置分辨率。
閃爍探測器具有探測效率高和靈敏體積大等優(yōu)點。其能量分辨率雖然不如半導(dǎo)體探測器好，但對環(huán)境的適應(yīng)性較強。特別是有機閃爍體的定時性能，中子、γ分辨能力和液體閃爍的內(nèi)計數(shù)本領(lǐng)均有其獨具的優(yōu)點。因此，它仍是廣泛使用的輻射探測器。
參考資料 >