闪烁体性能测量方法

闪烁体性能测量方法

国家标准作 CB/A.13181一2002 代替GB31s1-99 闪烁体性能测量方法 Measurementethodsofseintilatorcharacteristics 2002-10-08发布 2003-04-01实施 中华 民共，和国 发布 国家质量监督检验检疫总局国家标准

GB/T13181-2002 目 次 前言 引言 范围 规范性引用文件 术语和定义 --- 通则 测量环境条件 测量系统 4.2 4.3测量要求 4.4安全要求 光输出 5.l全吸收峰法或康普顿分布边缘法 光电倍增管阳极电流法 相对能量转换效率 测量原理 6 6.2测量装置 6.3测量步骤 6.4数据处理 固有幅度分辨率 7.1测量原理 7.2测量装置 7.3测量步骤 10 7.4数据处理 10 闪烁有效衰减长度 10 8.1棒状闪烁体的测量方法 10 12 8.2板状闪烁体的测量方法 12 圆柱型和直角棱柱闪烁体的测量方法 13 发射光谱 " 13 9.1测量的波长范围 13 9.2测量原理 13 9.3测量装置 9.4测量步骤 9.5数据处理 15 15 10闪烁衰减时间 一般要求 15 10.1 10.2直接示波法 15 10.3平均波形取样示波法 16
GB/T131812002 10.4单光子法 17 11温度效应 19 测量原理 11.1 19 1.2测量装置 19 11.3测量方法 19 21 附录A(资料性附录)脉冲法测量系统的非线性 附录B(资料性附录)电流法测量系统的非线性 23 附录c(资料性附录)测量系统的不稳定性 2 附录D(规范性附录闪烁体发射光谱与标样不同时,相对能量转换效率的修正 响 26 附录E(资料性附录塑料闪烁体的值 附录F(资料性附录氟化镇闪烁体的发射光谱的测量的特殊要求 26 26 附录G(资料性附录) -种实用的测量闪烁体温度效应的装置 21 参考文献 图1闪烁体性能脉冲法测量装置框图 图 脉冲幅度分布的康普顿分布边缘图 图 光电倍增管固有分辨率测量装置方框图 10 图4ln( 关系图 12 图5发射光谱测量装置方框图 l 图6直接示波法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图 16 图7平均波形取样示波法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图 1 图8单光子法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图 18 图9单光子法测量系统响应分布的测量装置方框图 19 图10改变闪烁体温度的装置原理图 20 图B.1闪烁体性能电流法测量装置框图 23 27 图G.1测量闪烁体温度效应的装置方框图 表1参考条件和标准试验条件 5 表2放射源主要特性 表3常用闪烁体发射光谐测量的激发波长和测量样品 26 表E.1》系数值
GB/T13181-2002 前 言 本标准是GB/T13181一1991《碘化钠钝)闪烁体)的修订版 本标准代替GB/T13181一1991《碘化钠(钝)闪烁体》 本次修订是在多年实践的基础上,着重参考 和吸取了/T903.1903.8一1994的基本内容,按GB/T1.1一2000的要求编制而成的 本次修订与GB/T13181一1991相比主要变化如下: 关于标准的名称修订为;《闪烁体性能测量方法》.标准适用范围由碘化钠(钝)闪烁体扩大到常 用闪烁体,而在该领域中所论述的主要对象是闪烁体性能测量方法 关于标准的内容,增补了碘化钠(钝)闪烁体外的其他闪烁体主要性能的测量方法以及对测量 系统的要求和标定;舍去了与性能测量无关的内容;不对产品性能指标等方面的要求作出规 定 术语方面按GB/T -1996和GB/T7270-1987的有关词条内容作了修改 此外， 4960.6 还增加了一个规范性附录、六个资料性附录和一个参考文献 标准的编写方法和编排格式完全遵循GB/T1.1一2000的要求 本标准的附录D为规范性附录,附录A,附录B附录c,附录E,附录F和附录G为资料性附录 本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会提出 本标准由核工业标准化研究所归口 本标准起草单位:北京核仪器厂 本标准主要起草人:汲长松,罗凤群,贺宣庆、唐兆荣、袁慧君 本标准所代替标准的历次版本发布情况为:GB/T13181一1991
GB/T131812002 引 言 GB/T13181一1991,GB/T10260一1988和GB/T12161一1990已经实施多年 这些标准在我国闪 烁体的研制生产和应用方面起到了重要的作用,但在实践中也发现这些标准还存在一些局限性和不足 之处 为了适应我国闪烁体研制生产,应用发展的实际需要和便利对外贸易与交流,需要有一项完善、 先进的闪烁体性能测量方法的国家标准 有关闪烁体的标准在引用本标准时,应根据闪烁体自身的特性 和使用要求加以选择
GB/T13181-2002 闪烁体性能测量方法 范围 本标准规定了闪烁体的光输出、相对能量转换效率,固有幅度分辨率、闪烁有效衰减长度,发射光 谱、闪烁衰减时间以及它们的温度效应的测量方法等内容 本标准适用于常用的各种闪烁体的性能检测 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有的 修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是 否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB4076密封放射源一般规定 GB/T4077闪烁体尺寸 GB4792放射卫生防护基本标准 GB/T7270一1987光电倍增管测试方法 GB8703辐射防护规定 GB/T10257一2001核仪器与核辐射探测器质量检验规则 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准 3.1 闪烁物质seintiationmaterial 在致电离辐射作用下,能以闪烁方式发出光辐射的物质 [GB/T4960.6一1996,定义2.3.7] 3.2 闪烁体seintillator 由 -定数量的闪烁物质以某种适当形式组成的、对致电离辐射灵敏的元件 闪烁体分有机和无机两大类,有固体,液体和气体等形态 [GB/T4960.61996,定义2.3.10 3.3 [闪烁体的]入射窗entraneewindow(ofascintilator) 闪烁体中使被测的辐射容易透过的部分 3.4 [闪烁体的]光学窗optiealwindow(ofaseintillator 闪烁体中能让光辐射透出的部分 [GB/T4960.6一1996,定义2.3.12] 3.5 闪烁探测器sentiationdeteetor 闪烁体直接地或通过光导与光敏器件相耦合而组成的核辐射探测器
GB/T131812002 [GB/T4960.61996,定义2.3.36] 3.6 探头probe 辐射测量装置的一部分 通常它有一个几何形状适当的外壳,在此外壳内有辐射探测器,还可能有 前置放大器,匹配器及某些功能单元 3.7 光稠合材料 opticalcouplemmaterial 为使闪烁体所发的光有效地传输到光电倍增管的光阴极上,在闪烁体光学窗与光电倍增管窗(闪烁 体光学窗与光导及光导与光电倍增管窗)间所加的物质 [GB/4960.61996,定义2.3.35 3.8 [闪烁探测器的]光导lightguideofaseintilationdeteetor 置于闪烁体和光敏器件之间,使闪烁光无明显损失地传递的一种光学器件 [GB/4960.6一1996,定义2.3.39 3.9 康普顿分布边缘edgeofComptondistributiom 能量响应曲线中对应康普顿散射电子能量极大值的谱位 3.10 [闪烁体的]光输出lightoutput(ofaseintillator 闪烁体发射光子的总数与被该闪烁体吸收的人射辐射能量之比值 与闪烁体标准样品的光输出值相比较给出的相对值,称为相对光输出 [GB/T496o.6-1996,定义2.3.19] 3.11 [闪烁体的]能量转换效率energyconversioneffieieeyofasentiator 闪烁体发射光子的总能量与被该闪烁体吸收的人射辐射能量之比 [GB/T496o.6-1996,定义2.3.18] 注，与闪烁体标准样品的能量转换效率值相比较给出的相对值,称为相对能量转换效率 3.12 [[闪烁体的]固有幅度分辨率intrinsieamplituderesolutionofascintilator) 闪烁探测器的脉冲幅度分辨率扣除光电倍增管贡献后的值 3.13 闪烁光衰减长度atenuationlengthofseintillationm 闪烁光子在闪烁体内经自吸收后衰减为原发光强度的1/e时光子在闪烁体中所通过的路程,表征 闪烁体对自身发光的透过能力 它与闪烁体的材料、工艺有关,且与测量时的光收集条件有关 按实际条件测得的数值称为技术光 衰减长度 [GB/4960.61996,定义2.3.6] 3.14 [闪烁体的]发射光谱emissionspeetrum(ofaseintilator) 闪烁体发射的光子数随光子的能量或波长而变化的分布曲线 [GB/T4960.61996,定义2.3.13] 3.15 [闪烁体的]吸收光谱absorptionspeetrumofasecintilator)
GB/T13181-2002 闪烁体的光吸收系数随光子的能量或波长而变化的曲线 3.16 标准光源standardlightsouree 光源标定标准或用作测试计量标准的光源 3.17 色温colourtemmperature 在可见光区,光源的相对辐射功率分布与全辐射体在某一温度下的相对辐射功率分布相同时,全辐 射体的这一温度称为该光源的色温 [GB/T72701987,定义1.19] 3.18 闪烁衰减时间scintilationdecaytime 闪烁体受单次激发后,光子发射率下降到其初始值的1/e所需的时间 [GB/T4960.6一1996,定义2.3.5 3.19 [[闪烁体的]光子发射曲线photonemissioneurveof注seintilator) 与闪烁体单次激发相对应的光子发射率随时间变化的曲线 3.20 闪烁体的温度效应temperatureeffeetofaseintilator) 闪烁体的基本性能(如相对能量转换效率,光输出或相对光输出、固有幅度分辨率、闪烁衰减时间、 发射光谱等)随温度变化的关系 3.21 [光电倍增管的]渡越时间分散dispersionoftransittime(ofaphotomultiplier 从一个函数光脉冲照射整个光阴极的瞬间到输出脉冲前沿半幅度点的出现瞬间之间所需时间的 变化,以输出脉冲时间分布曲线上的半高宽来量度 3.22 切伦科夫辐射Cerenkoradiation 当带电粒子在介质中的运动速度超过光在该介质中的速度时所产生的光辐射 [GB/T72701987,定义1.2.6] 3.23 线性电流lineareurrent 与人射辐通量成线性关系的输出电流 GB/T72701987,定义1.3.3] 3.24 6函数光源lightsoureeof6funetion -种具有有限辐通量和无限窄宽度的脉冲光源,通常指光脉冲输出时间比待测输出脉冲的持续时 间窄得多(最大为1/3)的光源 通则 测量环境条件 闪烁体各项主要性能测量的环境条件见表1
GB/T131812002 表1参考条件和标准试验条件 标准试验条件 影响量 参考条件 20 环境温度/c 1822 相对湿度/% 65 50~75 大气压/kPa 101.3 86~1o6 交流供电电压/ 220 220(1士1% 交流供电频率/Hz 50 50(1士1% 交流供电波形 正弦波 波形总畸变<5% 空气吸收剂量率<0.25 环境》辐射/Gy/h 空气吸收剂量率o.1 外磁场干扰 可忽略 小于引起干扰的最低值 外界磁感应 可忽略 小于地磁场引起的干扰的2倍 放射性沾染 可忽略 可忽略 注:在不影响闪烁体性能测量的前提下,允许与表1中所列出的相近条件下进行 4.2测量系统 4.2.1测量系统的组成 测量系统主要包括 a)探头 5 低压电源 c)高压电源; 主放大器" d e)多道脉冲幅度分析器; D 打印机 常用的测量系统的方框图见图1 高压电源 低压电源 光电倍增管 闪烁体 匹配级 主放大器 放射源 探头 多道驮冲似成 打印机 分析器 闪烁体性能脉冲法测量装置框图
GB/T13181-2002 42？放射源 4.2.2.1应使用已知能量的放射性核素作为a、B,了与x射线源 42.2.2放射源的能量分散对待测参数的影响应可忽略不计 4.2.2.3需用多准直孔或单准直孔a源时,孔的直径应不超过准直器的厚度(推荐值为3mm),多孔准 直器孔轴的间距应不小于孔直径的两倍 4.2.2.4测试推荐使用的放射源见表2 表2放射源主要特性 辐射类别 核素 半衰期 能量/keV 康普顿分布边缘 /kkeV 1332.5 1118 Co 5.27a 1173.2 963.4 245d 907.6 6Zn 1115.5 1061.6 1274.5 zNa 2.6a 51l.0 340.6 IMn 313d 834.8 639.1 1srC 30a 661.6 477.3 或X 391." 1iSnm 115d 237.0 1rCe 137d 165.8 65.2 FCo 272d 122.1 39.o 59.5 11.2 2ulAm 433a 26.3 iCd 416d 22.6 Fe 2.6a 5.95 1srCs 30a 624.2 "Sr-"Y 28.5a 非单能 2Am1 433a 5484 2Pu 24400a 5156 4.2.3闪烁体标准样品 闪烁体标准样品(以下简称为标样)的确定和选取应符合GB/T 10257一2001中6.1.5和 GB/T4077中的有关规定 4.2.4探头 4.2.4.1探头包括闪烁体、光电倍增管,光屏蔽外壳、光电倍增管高压分压器和匹配级 闪烁体和光电 储增管应置于光屏蔽外壳之内 必要时可以在闪烁体与光电倍增管之间置人光导 允许将高压分压器 及匹配级置于光屏蔽外壳之外 4.2.4.2光电倍增管高压分压器电流应比光电倍增管平均阳极电流大10倍以上 4.2.4.3脉冲工作状态时,光电倍增管输出回路的时间常数(包括放大器的输人电容在内),应在 ls~10ps之间 4.2.5光电倍增管电源 么 电源应稳定,高压电源应具有0.1%一0.05%的稳定度,纹波和噪声应不大于30m 4.2.6系统的测量” 1 参见rocT17038.0一79一IocT17038.7一79
GB/T131812002 4.2.6.1脉冲法测量系统的非线性的测量方法参见附录A 4.2.6.2电流法测量系统的非线性的测量方法参见附录B 4.2.6.3测量系统的不稳定性的测量方法参见附录C 4.3测量要求 4.3.1测量前,闪烁体必须避光存放,其时间长短由产品标准规定 4.3.2闪烁体光学窗与光电倍增管光窗之间应加合适的光耦合材料 4.3.3测量前光电倍增管在无光照条件下,加高压预热,直至进人正常工作状态 4.3.4所有参数的测量应在闪烁体与光电倍增管完全避光的环境中进行 43.5》与X射线点源应置于闪烁体的轴线上(以闪烁体表面的中心计算,偏差应小于5"),放射源与 闪烁体人射窗的距离应不小于闪烁体直径或对角线的两倍 a3源应直接置于闪烁体人射窗面上 其他 安置方式应在产品标准中规定 4.3.6光电倍增管的光窗的有效面积一般不小于闪烁体光学窗的面积,光电倍增管光窗的面积小于闪 烁体光学窗的面积时,应使用光导或由多只光电倍增管组成的光电倍增管阵列 4.3.7一般应将全吸收峰或康普顿边缘调至总道数三分之二处附近 测量脉冲幅度谱时,应使用总道 数不少于256道的多道脉冲幅度分析器,分析器的道宽应小于对应全吸收峰或康普顿分布边缘脉冲幅 度的1% 4.3.8测谱的积分计数时,计数率应不大于3×10s-,这可通过调整放射源与探测器之间的距离(对 》或x射线源)或选取适当活度的放射源(对X,x,a或月射线源)达到 4.3.9测量脉冲幅度谱的累积时间,应保证谱中对应全吸收峰或康普顿边缘的道计数不小于3×10 当选用其他值时,应在产品标准中加以规定 4.4安全要求 4.4.1所用放射源应符合GB4076的要求 442所有与使用放射癫相关的工作,应遵守GB4792以及GB8703中规定的原则 4.4.3所有测量设备均接地 光输出 5.1全吸收峰法或康普顿分布边缘法 5.1.1测量原理 单能》辐射射人闪烁探测器,其输出脉冲幅度的分布,主要由康普顿分布及全吸收峰(低原子序数 的闪烁体除外)等谱段组成 全吸收峰法与康普顿边缘法分别以全吸收峰或康普顿分布边缘幅度作为判 定闪烁体光输出的量度 5.1.2测量装置 5.1.2.1工作于脉冲状态的闪烁参数测量装置,其方框图见图1 5.1.2.2装置的非线性最大偏差应不超过3%. 5.123装置的脉冲幅度不稳定性应不超过2%,测量过程中对稳定性的检测应不少于每工作7h测 一次 当不稳定性超过2%,则前一次检测及之后的测量数据应当遗弃 5.1.2.4光电倍增管阴极的灵敏度不均匀性(按待测闪烁体最大直径所对应的面积考虑)应不超过20% 5.1.2.5所使用的标样应是与被测闪烁体同种类型且制作和结构相同的闪烁体,标样及待测样品用单 能的同类辐射激发 标样与待测闪烁体直径不同时,其相对差值应不超过25%,并应对测量结果加以必 要的修正 5.1.2.6放射源的类型由产品标准规定
GB/T13181-2002 5.1.3测量步骤 5.13.1标样与光电倍增管避光.并给光电倍增管加高压 5.1.3.2安置放射源 允许将放射源置于探头外壳内,此时5.1.3.1与5.1.3.2逆序进行 5.13.3测量脉冲幅度谱,确定对应全吸收峰或康普顿分布边缘的脉冲幅度V 对应康普顿分布边 缘的脉冲幅度由分布高度的1/2确定(见图2),测量重复3次,取平均值V、 脉冲数N 豆N 帮度 Vs,0 图2脉冲幅度分布的康普顿分布边缘图 5.1.3.4将待测闪烁体光耦合于光电倍增管光窗上 5.1.3.5在放大倍数不变的情况下,重复步骤5.1.3.1与5.1.3.3,测量重复11次,分别计算对应全 吸收峰或康普顿边缘脉冲幅度的值V(i=1,2,,l1 5.1.4数据处理 5.1.4.1待测闪烁体的光输出S按公式(1)计算: '土 S，= ×S 式中: 装置转换特性原点,单位为道 标样光输出的检定值,单位为光子数每电子伏(1/eV); S 标样的全吸收峰或康普顿分布边缘的脉冲幅度平均值,单位为道 Vs, V -待测闪烁体的全吸收峰或康普顿分布边缘的脉冲幅度值(Gi=1,2,,l1),单位为道 注:如果标样的光输出取作1(或100%),则由上述公式计算出待测样品的相对输出S,. 5.1.42按公式(2)计算出待测闪烁体的全吸收峰或康普顿分布边缘的脉冲幅度平均值S 了 2 5.1.4.3按公式(3)计算出S，值的标准偏差As S? AS 3 1C 5.1.4.4 光输出测量总误差,置信度为95%时应不超过公式(4)的计算值 -l1、一中受 兰 式中: S 标样光输出测量误差,用百分数(%)表示 S
GB/T131812002 5.2光电倍增管阳极电流法 5.2.1测量原理 根据闪烁体的类型选用一种能量的电离辐射,照射标样及待测样品，比较闪烁光导致的光电倍增管 阳极电流 5.2.2测量装置 5.2.2.1工作于电流状态的闪烁体参数测定装置,见图B.1 5.2.2.2装置的非线性应不超过3% 5.22.3光输出标样应用被测闪烁体同种闪烁体制作,且结构也应相同 标样与待测闪烁体的直径应 样,如果光输出与闪烁体尺寸的响应关系已知,允许使用尺寸与待测样品不同的标样,但对测量结果 应进行相应的修正 5.2.2.4放射源的类型由产品标准规定 5.2.3测量步骤 5.23.1将标样置于光电倍增管光窗上,在标样的光学窗及光电倍增管光窗之间置人不透光纸屏,屏 的直径应等于光窗直径 5.23.2标样及光电倍增管避光.然后给光电倍增管加高压 5.233安置放射橡 允许将腺置于探头外壳内,此时,步骤5,.2.3.3与5.2.3.1逆序进行 5.234测量光电倍增管的本底电流. 523.5将标样光楞合到光电倍增管光窗上 5.23.6标样与光电倍增管避光,然后给光电倍增管加高压 5.23.7置人放射源,其几何条件应与测本底电流时相同 5.2.3.8测量光电倍增管阳极电流I 5.2.3.9对待测样品重复5.2.3.65.2.3.8步骤,测出光电倍增管本底电流和阳极电流1(每个数 据测三次取平均值. 5.2.4数据处理 5.2.4.1待测闪烁体的光输出S的计算公式如下 S 5 -二 式中: 标样光输出的检定值,单位为光子数每电子伏(1/eV),或相对单位 S 光电倍增管的本底电流,单位为安培(A) 使用标样时,光电倍增管的阳极电流,单位为安培(A) 用待测闪烁体时,光电倍增管的阳极电流,单位为安培(A) 注:如果标样的光输出取作1(或100%),则按公式(5)计算出的光输出为相对光输出S,,测量次数类同5.1.4 5.2.4.2光输出测量总误差As/S,当置信度为95%时,应不超过下述计算值: AS 8 As =1.1 6 0o 式中: AS 标样光输出测量误差,用百分数(%)表示 5.2.4.3当置信度为95%时,相对光输出测量的总误差As/S应不超过3% 相对能量转换效率 6.1测量原理 将标样与待测闪烁体发出的闪烁光照射光电倍增管光窗而产生的阳极电流进行对比
GB/T13181-2002 6.2 测量装置 621测量装置的方框图见图B.l,并满足A.1.4及C.2.2的要求 6.2.2使用"Sr-"Y源 源置人由3mm厚的有机玻璃板制成的圆盘的中心孔内 圆盘的直径等于光 电倍增管阴极的直径 孔的直径等于放射源的直径 孔的另一面用1mm厚的铅塞盖住 圆盘和孔的侧 面涂黑 6.23标样 6.3测量步骤 6.3.1用3辐射从闪烁体光学窗激发标样与待测闪烁体 圆盘置于光电倍增管光窗上使源的活性面背 向光阴极 6.3.2光电倍增管与源避光,并给光电倍增管加高压 6.3.3测量光电倍增管本底电流. 6.34把标样安置到源上 6.3.5标样与光电倍增管避光,给光电倍增管加高压 6.3.6测量光电倍增管的阳极电流l 6.3.7对侍测闪烁体重复步骤6.3.5一.3.6,测量光电倍增管的阳极电流1 6.4数据处理 6.4.1相对能量转换效率刀计算公式: 二 1= ×刃 式中: 标样相对能量转换效率的检定值,用百分数(%)表示; n -用标样时,光电倍增管的阳极电流,单位为安培(A); -用待测闪烁体时,光电倍增管的阳极电流,单位为安培(A); 光电倍增管的本底电流,单位为安培(A) 6.4.2相对能量转换效率测量总误差A/7,以百分数表示,当置信度为95%时,应不超过按公式(8)计 算的值 8 - " -l、 8 100" 式中: 标样相对能量转换效率测量误差,单位为百分数(%) /7 若待测闪烁体的发射光谱与标样的发射光谱不同时,则应按附录D提供的方法进行修正 固有幅度分辨率 测量原理 通过测量闪烁探测器的脉冲幅度分辨率并扣除光电倍增管的固有分辨率贡献得出被测闪烁体的固 有幅度分辨率 7.2测量装置 7.2.1测量闪烁探测器脉冲幅度分辨率装置的方框图同图1 测量光电倍增管的固有分辨率装置的方 框图见图3. 7.2.2放射源用C、与"Co》放射源、rCs内转换电子源和9Pua放射源 允许使用产品标准中规定 的其他放射源 7.2.3所用的脉冲光源,其光谱应尽可能等效于相应的射线激发闪烁体的闪烁光
GB/T131812002 速光片 光屏版 战 光 多道脉冲幅度 脉冲光源 光电倍增管 匹配级 主放大器 器 分析器 图3光电倍增管固有分辨率测量装置方框图 7.3测量步骤 7.3.1测量闪烁探测器的脉冲幅度分辨率 7.3.1.1将待测闪烁体光耦合到光电倍增管的光窗上 7.3.1.2用放射源激发闪烁体 7.3.13测出闪烁探测器的脉冲幅度谱,得出全吸收峰值m及其半高度对应的高、低幅度值m 与mL 7.3.2测量光电倍增管的固有幅度分辨率 采用合适的脉冲光源,其人射光阴极的光子数可通过调节减光器的透射率,使输出的脉冲幅度分布 的峰值与放射源激发闪烁体产生的全能峰在同一道数上 脉冲光源必须置于使光阴极均匀受照的位置 其光谱特性和脉冲持续时间应与放射源激发闪烁体的信号相近,重复频率1kHz,阳极时间常数必须比 光脉冲的持续时间和闪烁衰减时间大得多 用图3所示的装置测出光电倍增管的固有幅度分辨率Rr 7.4数据处理 7.4.1由7.3.1.3测出的脉冲幅度谱按公式(9)计算出闪烁探测器幅度分辨率Rp m mg R= ×100% le 式中: 谱中峰的半高宽相对应的半高度的高幅度值,单位为道; mH 谱中峰的半高宽相对应的半高度的低幅度值,单位为道; mi 脉冲幅度分布谱中峰位对应的幅度,即峰位幅度值,单位为道 p 7.4.2由公式(10)计算被测闪烁体的固有幅度分辨率R R=VR一R (10 式中: R -闪烁探测器幅度分辨率,用百分数(%)表示; R 光电倍增管的固有幅度分辨率,用百分数(%)表示 R的测量方法按GB/T72701987中5.2.3的规定进行 7.4.3置信度为95%时固有幅度分辨率的测量误差应不大于10% 7.4.4幅度与能量成线性关系时,幅度分辨率代表能量分辨率 闪烁有效衰减长度 8.1棒状闪烁体的测量方法 8.1.1对待测样品的要求 8.1.1.1对于圆柱形的棒状闪烁体,其截面积小于2em',长度不小于其横截面直径的三倍 8.1.1.2对于多棱柱形的棒状闪烁体,其横截面积小于2em*,长度不小于其横截面(或对角线)的 10
GB/T13181-2002 三倍 8.1.2测量原理 准直的粒子束和光子束激发待测的闪烁体,产生闪烁光 以该闪烁光照射光电倍增管光窗,测量 光电倍增管阳极电流与光窗至激发点距离D的关系 8.1.3测量装置 8.1.3.1测量应符合4.1的有关要求 8.1.3.2将活度约为1×10Bq的"Sr-Y源置于3mm厚有机玻璃与2mm厚铅作成的准直器内.准 直器的孔径为3mm 准直器安置在可沿与待测样品轴线平行的方向平移(偏离角度小于2)的滑道上 准直器的铅层临近待测样品,并应尽量靠近待测样品 待测样品与放射源之间的距离应小于5cem 8.1.3.3待测样品远离光电倍增管的端面涂黑 8.13.4待测样品装在避光外壳内,其轴线与兆电倍增管的轴线一致,光学窗光棚合到光电倍增管光 窗上 8.1.4测量步骤 8.1.4.1在待测样品光学窗与光电倍增管光窗之间置人不透光纸屏 屏的直径等于光窗的直径 8.1.4.2安放带放射源的准直器,使激发点至光窗间的垂直距离小于待测样品横截面的直径(或对角 线. 1.4.3待测样品,放射源与光电倍增管避光,并给光电倍增管加高压 88 8.1.4.4测量光电倍增管的本底电流 8 .1.4.5退去高压,撤出不透光的纸屏,将带源准直器按测本底电流的几何位置安装 8.1.4.6待测样品、放射源与光电倍增管避光,并给光电倍增管加高压 8.1.4.7测量光电倍增管阳极电流1 8.1.4.8将准直器沿滑道平移,每次移动5mm一10mm 准直器移动的间距的大小,取决于待测样品 的总长度 测量点总数应不少于八个点.且最后一个测量点距涂黑端面的距离应不小于20mm 在每个 测量点上测出光电倍增管的阳极电流! 测量步骤同8.1.4.5一8.1.4.7 8.1.4.9将闪烁体顶端涂黑料去掉,倒转闪烁体,将另一端涂黑 8.1.4.10重复8.1.4.18.1.4.8. 8.1.5数据处理 8.1.5.1对处于正位的闪烁体的每个位置点D计算In(l一)值,画出ln(I-l)与距离D的关系图 见图4),按直线关系拟合 确定该直线倾角a的正切tana 8.15.2闪烁体固有发射光有效衰减指数K按公式(11)计算 2.3 人= 11 一tana 式中: -考虑多次反射而使光程加长的修正系数 "值为经验值 部分闪烁体的值可由附录E表E.1中查出 8.1.5.3对反转位闪烁体测量结果的处理重复步骤8.1.5.1一8.1.5.2 8.1.5.4由闪烁体正位反转位两次测量结果的K值,取平均值得出K 8.1.5.5闪烁体的闪烁有效衰减长度由公式(12)给出 I一 (12 11
GB/T131812002 In(/- 图4ln(-)-D关系图 8.2板状闪烁体的测量方法 本方法适用于厚度不小于0.5cm,长度和宽度均不小于17cm的闪烁体 8.2.1测量原理 准直的粒子束激发待测闪烁体,产生闪烁光,以该闪烁光照射光电倍增管光窗,测量光电倍增管 阳极电流与光窗至激发点距离的关系 8.2.2测量装置 8.22.1测量应满足4.1的有关要求 8.2.2.2将活度约为1X10Bq一3×10IBq的"sr-"Y?源置于3mm厚有机玻璃与2mm厚铅作成的 准直器内 准直器的孔径为3nmm 准直器安置在可沿与待测样品长对称轴线平行的方向平移(偏离角 度小于2)的滑道上 准直器的铅层临近待测样品,并应尽量靠近待测样品的宽面长对称轴线,光电倍 增管置于小面的中心 待测样品与放射源之间的距离应小于5cm 8.2.2.3待测样品的(窄)侧面,除两端需接光阴极的那二部分区域外,全部涂黑 8.2.2.4按8.1.3.4安置待测样品 8.2.3测量步骤 8.2.3.1同8.1.4.1 8.2.3.2安放带源的准直器,使激发点至光窗间的距离为光窗直径的1~1.5倍 8.2.3.3同8.1.4.3 8.2.3.4测量光电倍增管本底电流1 8.23.5按步骤8.1.4.5一8.1.4.8测量光电倍增管阳极电流I 8.2.3.6将待测样品倒转18o 8.2.3.7重复步骤8.2.3.1~8.2.3.5 8.2.4数据处理 8.2.4.1对待测样品正位上的每一个测量点,确定In[(-l)D]值,画出ln[(1一I)D]与D的关系 曲线 8 .2.4.2ln[(I-l)D]与D的关系按直线拟合,确定该直线倾角的正切tana. 8.2.4.3按公式12)计算有效衰减指数K值 8.2.4.4对待测样品反转位的测量结果,重复步骤8.2.4.18.2.4.3. 8.2.4.5由正位与反转位待测样品的K值,取平均,得出有效衰减指数的测量结果 用公式(12)算出 闪烁有效衰减长度 8.3圆柱型和直角棱柱闪烁体的测量方法 8.3.1测量原理 本方法适用于截面直径(或对角线)及高度在4cm一16cm之间的圆柱型和直棱型闪烁体 B粒子从人射窗两端激发待测闪烁体,产生闪烁光,比较这两种情况下产生的闪烁光照射光电倍增 管光窗而产生的阳极电流的大小 12
GB/T13181-2002 8.3.2测量装置 8.3.2.1测量应满足4.1的有关要求 8.3.2.2Sr-"Y源置于厚度为3mm的抛光有机玻璃圆盘的中心孔内 圆盘的直径等于光电倍增管 光窗的直径 孔的直径等于源的直径 孔的背面为1mm厚的铅塞 圆盘和孔的侧面涂黑 使用厚度为3mm的有机玻璃抛光圆盘作光导,圆盘的直径等于光窗的直径 8.3.3测量步骤 8.3.3.1在待测样品光学窗与光电倍增管光窗之间置人不透光纸屏,屏的直径等于光窗的直径 8.3.3.2将月放射源放到待测样品人射窗上 8.3.3.3待测样品,放射源与光电倍增管避光,并给光电倍增管加高压 8.3.3.4测量光电倍增管本底电流1 8.3.3.5退去高压,撤出不透光纸屏,将光导稠合到光电倍增管光窗上,再将待测样品光学窗耦合到光 导上 8.3.3.6将日源放置到待测样品人射窗上 8.3.3.7将待测样品、源和光电倍增管避光,并给光电倍增管加高压 8.3.3.8测量光电倍增管阳极电流！ 8.3.3.9 把带源圆盘安置到光电倍增管光窗上,使活性面背向光窗 8.3.3.10源,光电倍增管避光,并给光电倍增管加高压 83.3.11测量光电倍增管本底电流1" 8.3.3.12将闪烁体稠合到源的圆盘上,然后重复步骤8.2.3.7 8.3.3.13测量光电倍增管阳极电流1" 8.3.4数据处理 8.3.4.1按公式(13)计算K值: ln(I”一I"一ln(”'一I' K= × 13 H 式中: H -待测样品的高度,单位为厘米(em); 由闪烁体人射窗激发时的光电倍增管阳极电流,单位为安培(A); I" 闪烁体光学窗与光电倍增管光窗之间加不透屏时的本底电流,单位为安培(A); 由闪烁体光学窗激发时的光电倍增管阳极电流,单位为安培(A); I" -加放射源,但无闪烁体条件下的本底电流,单位为安培(A) 考虑多次反射而使光程加长的修正系数 8.3.4.2按公式(12)算出有效衰减长度 发射光谱 测量的波长范围 本方法限于测量波长范围为350nm~900nm之间的光的闪烁体发射光谱 氟化颚闪烁体发射光 谱的测量参见附录F 9.2测量原理 发射光谱的测量采用比较光谱法 用2856K标准色温灯作为已知光谱辐射能量分布的光源,标定 分析单色仪光电倍增管组成的测量系统的相对光谱灵敏度 9.3测量装置 发射光谱测量装置方框图见图5 13
GB/T131812002 样品室 微发光x 闪烁体样品 激发单色仪 高压电源 分析单色仪 光电倍增管 光屏蔽 检流计 图5发射光谱测量装置方框图 93.1发射光谱测量装置由激发光源,激发单色仪、样品室,分析单色仪和光电倍增管组成 9.3.2激发光源可以选用高压汞灯,缸灯,饥灯、氢灯或鸽丝灯 激发光源的选择由闪烁体的吸收光谱 决定 9.3.3激发单色仪一般用紫外至可见光范围的单色仪;用以从激发光源中分出与闪烁体吸收波长相同 的光激发闪烁体,除去光源中与闪烁体发射波长重叠的光,减少对发射光谐测量的影响 常用闪烁体发 射光谐测量的激发波长和对测量样品的要求见表3， 表3常用闪烁体发射光谱测量的激发波长和测量样品 闪烁体 激发波长/nm 对测量样品的要求 Nal(Tl 293 样品封装在石英容器内 Csl(Tl 240300 样品加工成1cm×1cm×4cm规格,相邻的两个长方形的面抛光 BGO 300 Zns(Ag 将Zns(Ag)喷涂在有机玻璃衬片上 365 玻璃闪烁体 300 样品加工成1cm×1cm×4em规格,相邻的两个长方形的面抛光 液体闪烁体 260365 样品装在1cm×1em×4em液槽中 塑料闪烁体 260365 样品加工成1em×1em×4em规格,相邻的两个长方形的面抛光 9.3.4样品室应严格避光、避免杂散光进人分析单色仪 9.3.5分析单色仪波长范围应从紫外至近红外 9.3.6选用宽光谱响应的具有石英窗的光电倍增管 9.4测量步骤 9.4.1 分析单色仅波长标定的校正;利用图5所示装置,去掉闪烁体,放置一面反射镜 去掉激发单色 仪.将高压承灯的光人射到反射镜上,用波长为253.7 nm,334.1nm,435.8nm,546.1nm和690.7nm 的单线光谱校正分析单色仪的波长标定 分析单色仪一光电倍增管测量系统相对光谱灵敏度的标定用国家计量部门标定的285GK标 9.4.2 准色温灯作为标准光源,将标准光源代替高压汞灯,标准光源的光人射到反射镜上,将标准光源代替高 压汞灯,进人分析单色仪分光后到达光电倍增管,给出波长为入的光在光电倍增管上引起的输出电流 1.,(A),按公式(14)计算测量系统对波长为入的光的光谱灵敏度s(A). S()=l,(A)/E,(入 (14) 式中 I.(a) 波长为入的光在光电倍增管上引起的阳极输出电流,单位为安培(A); 标准光源发射的波长为入的光的辐射功率,单位为瓦(w); E() 测量系统对波长为入的光的光谱灵敏度,单位为安培/瓦(A/w) S(入 9.4.3将闪烁体安放在图5所示的样品室,按表3选择合适的光源,并用激发单色仪分出闪烁体激发 14
GB/T13181-2002 波长的光激发闪烁体 闪烁体的发光进人分单色仪按波长进行扫描,测出光电倍增管对应的阳极电流I(入) 9.5数据处理 按公式(15)计算闪烁体的辐射功率E(A) E()=1(A)/s(A) 15 式中: E(入) -闪烁体发射波长为入的光的辐射功率,单位为瓦(W); I(a -闪烁体发射波长为入的光在光电倍增管上引起的阳极输出电流,单位为安培(A). 闪烁体辐射能量按波长的分布即为闪烁体的发射光谱 发射光谱曲线最大值对应的波长即为最强发射波长 闪烁衰减时间 10 10.1一般要求 0.1.1本章所推荐的测量闪烁衰减时间的三种电测量方法及其适用范围分别为 直接示波法,适用于测量闪烁衰减时间大于10-"s的闪烁体 平均波形取样示波法,适用于测量闪烁衰碱时间为纳秒(ns)级且输出光脉冲幅度的动态范围 小于10的闪烁体; 单光子法,适用于测量闪烁衰减时间为纳秒级的闪烁体,其输出光脉冲幅度的动态范围可以大 于10 0.1.2待测闪烁体不宜太厚(推荐厚度3mm).以保证有较好的透光性 0.1.3光电倍增管应处于线性工作状态,其渡越时间的分散应明显小于待测闪烁体的闪烁衰碱时间 0.1.4应选用特性阻抗为50n的高频电缆接头和延时电缆.输出端要达到良好的匹配 10.1.5使用的放射源要足够强,能使闪烁体有足够的光子数人射到光电倍增管的光阴极,以便在示波 器上能给出一个稳定而清晰的脉冲波形,且能缩短测量时间,减少仪器不稳定带来的影响 10.1.6应采用短连线,以使分布参量尽量小 10.1.7在光电倍增管最后几个倍增极间的分压电阻上应并有旁路电容,光电倍增管极间电压分布的 调试应考虑同时满足线性和快时间两个特点 0.1.8如果所测的闪烁体闪烁衰减时间,与测量系统的响应时间可比拟时,应在测量结果中扣除响应 时间的影响 系统响应函数的测量是用"Cox源激发有机玻璃切伦科夫辐射体做光源,其光脉冲宽度最大约为 90ps,相对于所测闪烁体的闪烁衰减时间,可视为光源 对于光源,测量装置的输出脉冲幅度随时间 的分布,即系统响应分布,可用高斯函数描述 10.2直接示波法 10.2.1测量原理 闪烁体与光电倍增管稠合后,光电倍增管光阴极人射光子通量与闪烁体光子发射率成线性关系,光 电倍增管在线性工作状态下,其输出电流与人射光子通量也成线性关系,测量闪烁体单次激发后光电倍 增管输出电流随时间的分布(电流脉冲)即可得到闪烁体的光子发射曲线由曲线求出闪烁衰减时间T 将光电倍增管输出的电流脉冲经过一适当的C网络加到示波器上,直接用示波器观察并记录光 电倍增管输出的电流分布,再对该波形进行数据处理得到闪烁体的闪烁衰减时间 若RC<<,示波器给出以指数下衰减的波形,从波形后沿求出了 若C>>T,示波器给出以指数上升的波形,从波形的前沿求出T 此方法要求示波器的时间响应对测量结果的影响可以忽略 15
GB/T131812002 10.2.2测量装置 10.2.2.1测量装置方框图如图6所示 光电倍增管工作在负高压状态下 高压 垂直输入 待 示波器 闪烁 光电倍增管 放射源* 士" 图6直接示波法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图 10.2.2.2示波器频带应足够宽,其响应时间应小于待测闪烁体闪烁衰减时间的1/3一1/5 10.2.3测量步骤 10.23.1针对所测闪烁体的种类选择不同的放射源 一般测》的闪烁体用Co或1rC、放射源,测a 的闪烁体选用2Pu放射源 10.2.3.2按图6连接测量设备,将待测样品光合到光电倍增管的光窗上,避光加高压 0.23.3在示波器上调出光电倍增管输出电流波形记下时标将波形记录下来 10.2.4数据处理 10.2.4.1若RC<>r,取波形前沿,在波形前沿取若干数据(不少于五个),按最小二乘法拟合求出闪 烁衰减时间常数T,其拟合函数见公式(17) Y(=Y.(1一e一e (17 式中: Y(e) 时刻的电流,单位为安培(A) Y 波形前沿顶点的电流,单位为安培(A),在RC>>T时近似于无限长时刻的电流 时间变量,单位为秒(s); -闪烁衰减时间常数,单位为秒(s) 若光电倍增管的响应时间与被测闪烁体的衰减时间相比拟,在测量结果中还应使用平方差的方法 扣除光电倍增管的响应时间 10.3平均波形取样示波法 10.3.1测量原理 用放射源激发闪烁体,利用取样示波器对每个输人脉冲取样一次,取样时间相对输人脉冲的某一固 定参考点(如起始点)可以按固定的时间间隔依次延迟 通过多次取样从起始点一直到把要分析的波形 全部取完 在每次取样中所取出的幅度是一个比较窄的脉冲,经过放大、展宽,然后送人多道分析器,经 A/D变换成与输人幅度成正比的数码,存人存储器中 在取样和存贮的过程中,分析器的每一道都依次 对应于输人波形的一个取样点,每道中的存贮数码正比于该样点的幅度,其道数对应时间 由于闪烁体在射线激发时输出脉冲波形幅度有统计涨落，一次循环取样所得的结果与真正输人波 形相比有较大的失真,应用反复多次取样相加平均的方法以得到较好的结果 多道幅度分析器给出的谱即为发光脉冲波形,分析该波形可得到闪烁体闪烁衰减时间 16
GB/T13181-2002 使用该方达,输出光脉冲幅度动态范围受到取样示波器的眼制一般要小于两个数量级 10.3.2测量装置 10.3.2.1测量装置方框图见图7 10.3.2.2取样示波器需带有慢取样头,示波器的带宽要大于5000MHz 10.3.2.3光电倍增管输出端与取样示波器外触发输人端之间加恒比定时甄别器,以减少时间参考点 的时间晃动 待测闪烁体 高压 垂直信 放射源 号输入 光电倍增竹 水 取样示 同步启动 波器 恒比定时 外触发 甄别器 图7平均波形取样示波法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图 10.3.2.4多道幅度分析器道数选择应不小于1024道,工作在多路定标方式 10.3.2.5测量装置需进行时标标定,其方法是用已知频率的精度不小于万分之一的正弦信号发生器 作为信号源,送人测量装置,选择示波器的扫速挡,在固定时间内均匀调节信号频率,使在多道分析器荧 光屏上呈现不小于10个正弦信号,然后进行多次采样存贮,按输人信号频率标定多道分析器的道址 在 取样示波器的各不同扫速挡上重复标定步骤,得到各扫速挡对应的时标 0.3.3测量步骤 0.3.3.1将待测闪烁体光耦合到光电倍增管的光窗上 10.3.3.2按图7连接测量设备,给光电倍增管避光加高压 0.3.3.3按10.2.3.1要求选择放射源 10.3.3.4信号送入取样示波器后,视信号幅度大小选择取样示波器的量程,视信号的时间宽度选择水 平扫描的时间量程 调节取样示波器延时旋钮,使预测的波形完全出现在荧光屏上 10.3.3.5取样示波器扫描方式置于外扫描,启动多道分析器进行测量,循环取样次数要足够多,使最 高道计数大于10 10.3.4数据处理 10.3.4.1数据处理采用近似计算的方法,选取光脉冲后沿的数据进行分析,采用最小二乘法进行拟 合,在所拟合的曲线上只考虑一种衰减成分(一般其他组分可忽略),拟合函数形式如公式(16)所示 求 出即为在未扣除系统的响应时间的闪烁衰减时间 0.3.4.2测量系统的时间响应分布的方法是将有机玻璃切伦科夫辐射体稠合到光电倍增管上代替被 测闪烁体 测出光脉冲分布曲线,即可得出系统的响应时间了 在扣除系统的响应时间之后,便可求出 闪烁体的闪烁衰减时间为了=V一 10.4单光子法 10.4.1测量原理 单光子法是利用基于不连续的光子时间分布的单光子技术,发光波形的幅度不经过模拟转换,而是 通过几率分布由计数给出,在此方法中,光敏器件及显示记录系统的模拟特性不直接影响测量结果 此种方法测量要通过两个光电倍增管GDB1和GDB2(以下简称GDB1和GDB2)同时工作来实现 闪烁体与GDB1光稠合每次受激发后GDB1都给出一个电信号.GDB2由一个中性滤光片与闪烁体隔 开,其目的是让闪烁体发出的光到达GDB2之前得到减弱,使GDB2在每次受激发后产生一个兆电子的 几率小于1(即工作在单光子状态),在这种状态下,GD32在闪烁体受激后的1时刻产生一个光电子的 几率与该时刻的发光强度1成正比 通过测量该几率分布得到闪烁体的光子发射曲线,进而得出闪烁衰 17
GB/T131812002 减时间常数r 10.42测量装置 0.4.2.1测量装置方框图如图8所示,两个光电倍增管均具有快时间特性,其中GDB2的电压分布要 使其具有最大的倍增系数和最快的上升时间,GDB1的电压分布使输人光脉冲与输出电流之间成线性 关系,放射源的选择同10.2.3.1 高压 放射源 高压 GDB2 GDB1 光导 放大、单道 快放大 样品 中性滤光片 放大器 恒比定时甄别器 时一幅变换器 恒比定时甄别器 符合 延时 定标器 定标器 多道分析器 图8单光子法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图 10.4.2.2GDB1和GDB2的输出信号,经过放大器和恒比定时甄别器分别做为起始信号和停止信号 送到时一幅变换器的起始道和停止道 时间幅度变换器的输出信号幅度正比于起始信号和停止信号之 间的时间间隔,将时一幅变换器信号送人多道分析器选道存贮 经过多次激发测量后,从多道分析器中 可得到发光强度随时间的分布 10.4.2.3单道分析器和符合单元是为了甄别噪声本底和选择满足一定条件的激发事件,恒比定时甄 别器用于减少探测器输出脉冲幅度的涨落所引起的定时误差 10.4.2.4测量装置需进行时标标定 其方法是将GDB1的输出信号分成两路分别接到时间幅度变换 器的起始输人和停止输人端,将一组已知的精密延迟时间电缆依次插接到停止信号输人端前边,以改变 起始道与停止道的时间间隔,在多道分析器上得到相应的一组道址,用最小二乘法进行数据处理得到道 数与时间的标定系数 10.4.3测量步骤 10.4.3.1按图8连接测量设备 10.4.3.2将待测闪烁体光稠合到GDB1的光阴极上,避光,给光电倍增管GDB1和GDB2加上高压 分别测量GDB1和GDB2两个通道给出的计数率,调节中性滤光片使GDB2通道的计数率约为GDB1 通道计数率的5% 0.43.3调整测量系统-使其在符合状态下工作 0.43.4当起始信号和停止信号的时间差小于时一幅变换器的最小时间间隔时,适当加长停止信号 输人端的外接电缆线 10.4.3.5用多道幅度分析器,测量发光时间谱,使最高道计数大于10 10.4.3.6记录多道幅度分析器的谱,将测量结果送入数据采集系统 10.4.4数据处理 10.4.4.1按10.3.4.1的规定,用最小二乘法求出闪烁衰减时间: 18
GB/T13181-2002 10.442科量系统响应分布的力法是将"co鄙置于两个光电信增管之间,在GD92上概合有机玻璃 切伦科夫辐射体,利用"Co源发出的两个级联》射线,同时激发GDB1上的闪烁体和GDB2上的切伦 科夫辐射体,测量装置方框图见图9 暗室 切伦科夫幅射休 Co GDB1 GDB2 水 起始信号 停止信号 待测闪烁体 图9单光子法测量系统响应分布的测量装置方框图 将GDB1通道的信号送人时一幅变换器起始道,GDB2通道的信号送人时一幅变换器停止道,测o 光源的光脉冲分布曲线,即为系统的响应分布 将系统的响应分布曲线与测出的闪烁体光子发射曲线用现成的软件程序解反卷积分即可得到扣除 系统的响应时间之后的闪烁体光子发射曲线,按此曲线求出闪烁体的闪烁衰减时间 11 温度效应 11.1测量原理 保持测量装置的温度恒定,改变闪烁体的温度,保持其他条件不变的情况下测出相应的闪烁体核性 能随温度的变化 1.2测量装置 11.2.1闪烁体某一性能的温度效应测量必须有一套用于改变闪烁体温度的温度装置,其原理如图10 所示 图10中的测量仪器,根据所测性能及所用方法采用不同的测量仪器 测量光输出或相对光输出 相对能量转换效率和固有幅度分辨率的温度效应,采用电流法或脉冲法,其测量仪器见图1;发射光谱 的温度效应的测量仪器见图5;闪烁衰减时间的温度效应的测量仪器见图6,图7和图8 1.2.2温度装置应满足以下条件 能测量30mm×30mm以内的闪烁体样品; a b 能使测量样品的温度在一40c十200C范围内变化; 测量样品的温度可以连续调节,控制;温度控制的稳定度在士0.5C以内,并能监测;温度测量 c 精度在士0.2C以内 包括闪烁体在内的温度平衡时间不超过60min; d 待测闪烁体的温度在测量温度范围内变化时,光电倍增管的灵敏度变化应不超过士2% 为此、 e -般可将光电倍增管加水套冷却、恒温,并用光导将闪烁体与光电倍增管隔开 ff 整个测量系统的时间稳定性在16h内不超过士2% 11.2.3附录G推荐了一种实用的测量闪烁体温度效应的装置 13测量方法 11.3.1测量方法与常温测量所不同的是每改变一次闪烁体的温度要测量一次待测参数 每次改变温 度,要确保闪烁体内部温度达到平衡后才能测量 各项性能测量的要求、方法及数据处理均参照该性能 参数测量方法的标准执行 11.3.2测量相对能量转换效率、光输出(或相对光输出)和发射光谱的温度效应,应采用电流法;测量 光输出(或相对光输出)也可以采用脉冲法,此时,采用的光电倍增管输出回路的时间常数(RC)不同，给 出的温度效应曲线也不同,所以必须同时给出测量时的C等条件;测量固有幅度分辨率应采用脉冲 法,RC要远大于待测样品的闪烁衰减时间r,否则要给出测量时的RC等条件;测量闪烁衰减时间的温 19
GB/T131812002 度效应温度实验装置所用的光电倍增管必须符合10.1.2的要求 133在所测温度范围内测量的曲线不得少于10个点,在曲线的曲率变化较大处应适当增加测 量点 13.4以温度为横坐标,以待测参数作纵坐标,在坐标纸上绘制出待测参数随温度变化的关系.即可 得到闪烁体该性能的温度效应曲线 对发射光谱,则分别给出不同温度的光谱曲线 屏敲外壳 放射源 温度控制器 闪烁体 隔热材料 导 光 冷却水套 光电倍增管 匹配级 冷却水 高低压电源 测量仪器 图10改变闪烁体温度的装置原理图 20
GB/T13181-2002 A 附录 资料性附录 脉冲法测量系统的非线性 A.1要求 A.1.1测量系统转换特性的非线性(及原点)的确定,用碘化钠(钝)闪烁体光输出的标样,以》射线 激发 A.1.2测量闪烁体吸收》射线产生的脉冲幅度谐,使用不少于五种单能的》射线,》射线的能量应在 300keV1500keV之间 A.1.3若系统工作在》射线能量低于300keV的能区或待测闪烁体之光输出低于碘化钠钝)闪烁体 的50%,则系统非线性(及原点)的确定方法应加以改变,即应在碘化钠(钝)闪烁体标样与光电倍增管 光窗之间,置一吸收体 具体方法如下: a)对低于300keV的》放射源情况,所选吸收体的衰减效应,应使标样对1rC的全吸收脉冲幅 度,与标样对低能放射源不加吸收体的脉冲幅度相差不超过后者的20% b对低光输出闪烁体的情况,所选吸收体的衰减程度,应使标样对rCs的全吸收脉冲幅度,与低 光输出闪烁体对1rCs不加吸收体时的脉冲幅度相差不超过后者的20% 吸收体选定后,仍按A.1.2的要求测谱 A.1.4测量非线性(与原点)时,系统的总增益应与测量待测闪烁体时一致 非线性(与原点)的测量应 定期进行,更换光电倍增管或系统维修之后,必须重新测定 置信度为95%时,系统的非线性测量最大 偏差应不大于3% A.1.5系统的转换特性原点最大偏差,在95%置信度时,应不大于所用多道脉冲幅度分析器总道数的 2% A.2测量装置 A.2.1测量闪烁体性能参数的系统方框图同图1 A.2.2所用》放射源见表2 A.2.3经计量检定的光输出标样 测量步骤 A.3. 将标样光耦合于光电倍增管光窗上 A.3.2标样与光电倍增管避光,给光电倍增管加高压 A.3. 安置》放射源 允许将放射源安置于光屏蔽外壳内 此时,A.3.2与A.3.3逆序进行 A.3.4测量脉冲幅度谱,确定对全吸收峰脉冲幅度道址V,测量重复三次 取平均值V A.3.5对其他放射源重复A.3.3及A.3.4的步骤 对应每个能量值E，得平均值V, 在装置的总增益 不变的条件下进行测量 注:允许同时用所有的放射鄙的》射线激发闪烁体,累积脉冲幅度谱 数据处理 A 4 A.4.1输出脉冲幅度V.与输人信号V.的相互关系即装置的转换特性)由公式(A.1)给出 A.1 v一aV +V 21
GB/T131812002 式中: 装置的转换系数; 装置转换特性原点,单位为道 V 如果闪烁体的转换特性是线性的,则接人探测器的装置系统)的转换特性也是线性的,即 (A.2 V，=aE十Vad A.3 同时， V=V，十V1=V，一4e 式中: E 光子能量,单位为千电子伏(keV); 系统的转换系数 V 系统的转换特性原点,单位为道; V. 闪烁体转换特性原点,单位为道; 闪烁体线性偏离指数,单位为千电子伏(keV. A.4.2实验点与转换特性的偏离,以百分比给出,便是系统的非线性N lmux “e×100% N (A.4 amax十amin 式中: a的最大值; amax -4的最小值 anin A.4.3据表2查出单能丫辐射的能量 系统的转换系数4，在每一能区间内由公式(A.5)计算 A.4.4 T nmu (A.5 E e 式中: Em 所用》射线的最大能量,单位为千电子伏(keV); m 对应E.的脉冲幅度,单位为道; E 相应的光子能量,单位为千电子伏(keV) 相应于第i个能量的全吸收峰脉冲幅度的平均值,单位为道 A.4.5由4值组中,选取dm与damn A.4.6由公式(A.4)计算系统的非线性NL A.47转换系数的平均值a由公式(A.6)计算 a= (A.6 式中: 使用的》辐射能量的个数 271 A.4.8使用的转换特性原点Va以道数为单位,由公式(A.7)计算 A.7 口-Y-斗" A.4.9装置的转换特性原点V,以道数为单位,用公式(A.8)计算: V =V十ae A.8) 22
GB/T13181-2002 B 附录 资料性附录 电流法测量系统的非线性 B.1要求 B.11系统的非线性借助闪烁体光输出标样来测定 标样与待测闪烁体用同一种电离辐射激发 B1.2闪烁体的光学窗与光电信增管光窗(在给定的光电倍增管供电电压区间内)无光棚合剂时,用 测定闪烁体光通量衰敲系数来确定系统的非线性NL 注:对于特定的闪烁体,也可通过在给定的光电倍增管电压区间内,测量系统输出端两个信号之比的办法确定系统 的非线性 B.13非线性应定期测定 更换光电倍增管或装置维修之后,必须重新测定 B.1.4置信度为95%时,系统非线性的最大偏差,不应超过3% B.2测量装置 B.2.1电流式的方法测量闪烁体性能参数的装置包括 探头; a bb 光电倍增管电源; c)电流测量仪器; d) 稳压电源 测量装置方框图见图B.1 探头 电流渊量仪器 光电倍增管电源 稳压电源 图B.1闪烁体性能电流法测量装置框图 B.2.2附属测量手段及放射源 放射源的类型由产品标准给出 B.23光输出标样 B.3测量步骤 B.3.1将标样置于光电倍增管光窗上 在标样的光学窗与光电倍增管光窗之间放置不透光纸屏 纸屏 的直径等于光电倍增管光窗直径 B.3.2标样光电倍增管避光,给光电倍增管加高压,其值应比光电倍增管工作电压高出10% B.3.3置人放射源 允许将放射源置于探头外壳之内,此时步骤B.3.2与B.3.3逆序进行 B.3.4测量光电倍增管阳极本底电流I B.35去掉纸屏将标样与光电倍增管光窗光学耦合 B.3.6标样与光电倍增管避光,给光电倍增管加高压(与测本底电流，时的高压相同. B.3.7重复B.3.3步骤 测量光电倍增管阳极电流I. ,该电流值应不超过所用光电倍增管极限值的 0.7 若不能满足时,则应加大放射源与闪烁体标样间的距离(测量》辐射时);或更换活度低的放射源 测量B,a或》辐射时) 在改变距离或放射源之后,重复步骤B.3.1一B.3.7 23
GB/T131812002 B.3.8除去光学耦合剂,将标样置于光窗上 将标样与光电倍增管避光,加高压(与测，和,时相 同)然后置人放射源 测量光电倍增管的阳极电流1. 注;应特别注意保持测量几何条件不变 B.3.9在0.8U1.1U(U'为光电倍增管的正常工作电压)之间改变光电倍增管高压,每次递增为 0.1U,重复步骤B.3.1B.3.8 对每一高压值分别测出w,I与I B.4数据处理 B.4.1闪烁光衰减系数的偏离,以百分比给出,便可表征系统的非线性NL “二“血 NL= ×100% B.1 “千“ nmin 式中: -闪烁光衰减系数d'的最大值: a'mas 闪烁光衰减系数a'的最小值 a'min 对于光电倍增管第，个高压值,除去光学棋合剂导致闪烁体光通量衰减的系数d',的计算公式 B.4.2 = B.2 ( 式中: 光电倍增管在第;个高压值有光学耦合剂时的阳极电流,单位为安培(A). 光电倍增管在第i个高压值,除去光学耦合剂时的阳极电流,单位为安培(A); 光电倍增管在第个高压值的阳极本低电流,单位为安培(A. I B.4.3从ad'的系列中,选取最大值与最小值,分别记作d'与a, B.4.4按公式(B.1)计算出系统的非线性NL 附 录 C 资料性附录 测量系统的不稳定性 C.1方法 c.1.1测量系统的不稳定性由待测参数或相关参数,或者相关的中间参数随时间改变的最大相对偏 差表示 二迪x100% C.1 S ymax十ymin 式中: ym -测量过程中,被测参数三次测量的平均值的最大值; -测量过程中,被测参数三次测量的平均值的最小值 ymin C.1.2测量系统的稳定性用待测闪烁体同种的光输出标样,并以激发待测闪烁体同种的电离辐射 测定 C.2要求 C.2.1测量系统的稳定性应每天测定 电流式的方法或脉冲式的方法测量的不稳定性应不超过2%(95%置信度) C.2.3幅度分辨率测量的不稳定性应不超过3%(95%置信度) 24