(1) 辐射射入闪烁体使闪烁体原子电离或激发，受激
原子退激而发出波长在可见光波段的荧光。
(2) 荧光光子被收集到光电倍增管(PMT)的光阴极，通
过光电效应打出光电子。 (3) 电子运动并倍增，并在阳极输出回路输出信号。 (4）电子学仪器记录分析。
闪烁探测器可测量粒子的数目，也测量入射粒子的 能量。既可以探测带电粒子，也可以探测中性粒子
3) 气体闪烁体：
惰性气体 如Ar、Xe等。
7
School of Nuclear Science and Technology
二、闪烁体的物理特性 Page 8
1) 发射光谱
特点：发射光谱为连续谱。各种闪烁体都存在 一个最强波长；
要注意发射光谱与光电倍增管光阴极的光谱响应是 否匹配。
8
School of Nuclear Science and Technology
School of Nuclear Science and Technology
Page 14
School of Nuclear Science and Technology
三、常用闪烁体
1. NaI Tl
Z,高，适宜于射线探测
发光效率高 易潮解，须仔细封装
2. CsI Tl
密度和平均原子序数更高，对光子探测效率更高。 但发光效率低所以能量分辨率稍差。 不潮解，但价贵。 北京谱仪III的量能器上采用。
荧光 光子 光电倍增管 反射层 窗 (打拿极) 分压器
前置放大器
多道或单道 高压
闪烁体
光电子
光阴极
阳极
管座
暗盒
4
School of Nuclear Science and Technology
HXMT主探测器系统
School of Nuclear Science and Technology
闪烁探测器的工作过程： Page 6
（中子，光子等）。具有时间快，效率高的优点。
6
School of Nuclear Science and Technology
4.2闪烁体
Page 7
一、闪烁体的分类
1) 无机闪烁体： 掺有激活剂的无机盐晶体
NaITl, CsITl, ZnSAg
2) 有机闪烁体： 液体闪烁体和塑料闪烁体.
由溶剂聚苯乙烯、甲苯等，透明性好。+ 溶质（发光物 质）组成（也可能有第二溶质做波长位移剂） ）
Page 15
15
School of Nuclear Science and Technology
Page 16
3. ZnS Ag
透明度差 测α和其他重粒子，粉末加1%有机玻璃粉末溶于有 机溶剂涂于有机玻璃板上，薄层。
4.有机液体闪烁体
溶剂(二甲苯)+发光物质(PPO)+移波剂(POPOP)。放于玻璃
x
N(x) N0e
其中λ为常数，称为衰减长度，表示光子数（光 强）衰减到1/e的长度。表明闪烁体的光学透明 程度，越大越好，
12
School of Nuclear Science and Technology来自一些常用无机闪烁体的分辨率
Page 13
光电子数
vs?
分辨率
这样的趋 势反映了 射线测量 过程中的 什么特性？
School of Nuclear Science and Technology
目录
Page 3
4.1 概述 4.2 闪烁体 4.3 光电子倍增器件 4.4 闪烁探测器
School of Nuclear Science and Technology
4.1 概述
Page 4
闪烁探测器是利用辐射在某些物质中产生的闪光来探测电离辐射 的探测器。
X光透射 人体器官的图像就是透过人体组织不同强度的X射线打在荧
光屏上使之发光而形成的； “夜光”钟表 放射性物质和荧光粉混合之后涂在钟表的数字和指针上。
1911年卢瑟福散射实验， 当时是用显微镜肉眼观察 α 粒子在ZnS荧光屏的荧光。
20世纪40年代中期，第一次将闪烁体配以光电倍增 管，随着电子学的发展，逐渐成为完善的探测器技术 。
2) 发光效率
Page 9
指闪烁体将所吸收的射线能量转化为光的比例。
发光效率：Cnp
E ph E
100%
Eph闪烁体发射光子的总能量；
E入射粒子损耗在闪烁体中的能量。
对同一种闪烁体，发光效率因粒子种类不同而异，有
时可以用这一点做粒子鉴别。
以NaI(Tl)为例：
对β粒子 Cnp 13% ；对α粒子Cnp 2.6%
相对发光效率？
9
School of Nuclear Science and Technology
3) 光能产额
光能产额：
Y ph
n ph E
Page 10
光子数 MeV
nph为产生的闪烁光子总数。
另外，发光效率:闪烁体将所吸收的射线能量转化为 光的比例。但平时使用较少。
以NaI(Tl)为例
对1MeV的β粒子，发射光子平均能量 h 3eV
或石英杯中。 大亚湾中微子实验采用LAB+PPO+ bis-MSB
5. 塑料闪烁体
苯乙烯(单体)+ PPO + POPOP，聚合成塑料。
Y ph
0.13 3eV
4.3 104
光子数
MeV
10
School of Nuclear Science and Technology
4) 发光衰减时间 受激过程大约
109 1011 Sec
Page 11
退激过程即闪烁体发光过程按指数规律
nt n0e t
τ为发光衰减时间，即发光强度降为1/e所需时间。
课程名称：《原子核物理实验方法》
第4章 闪烁探测器
张清民 副教授 zhangqingmin@
核科学与技术学院 能源与动力工程学院
西安交通大学
核科学与技术学院 School of Nuclear Science and Technology
Page 2
核辐射与某些透明物质相互作用，会使其电离、 激发而发射荧光，闪烁探测器就是利用这一特性来工 作的。射线引起物质发光的现象，人们是熟悉的。
对于大多数有机闪烁体及若干无机闪烁体的发光有快、 慢两种成分：
n t
nf
t
ns t
nf
e
t
f
ns
e
t
s
f
s
11
School of Nuclear Science and Technology
4) 光衰减长度
Page 12
描述光在闪烁体中传输情况的一个很重要的物理量。
光在传播过程中由于吸收、散射而发生衰减，对距 离而言满足指数规律。