核辐射探测器总结篇(4)_核辐射探测器输出电路

前面多篇提到过，核辐射探测器可以看成一个电流源i(t)，在做时间测量时，要求保持时间信息，可以直接利用这种电流源的时间特性。在做能量测量时，因为与能量成正比的量是探测器收集的电荷或电荷在电容上的积分电压，所以要求探测器输出电荷或电压信号。如果既要测量时间，又要测量能量，则应要求探测器既输出电流又输出电压信号。输出电路通常包括探测器本身的输出部分以及和探测器相连的放大器部分，几种主要探测器的输出电路分别介绍如下：

1.脉冲电离室

下图中A和B为脉冲电离室两种接法，其中A法为平行板电离室，B法常见于外壳接高压的圆柱形电离室。总的来说，它们均可等效为右侧的电流源回路。

设离子收集时间为T+(约10-3s)，电子收集时间为T-(约10-6s)，当RC>> T+时，输出电压可达峰值Ne/C，常称为离子脉冲电离室。若T-

 

2.半导体探测器

如下图所示为半导体探测器的输出电路及其等效电路，可见半导体探测器的输出形式与电离室类似，但由于载流子比离子收集快得多，所以只要RC大于载流子的收集时间，输出脉冲即可达到峰值，峰值与入射粒子能量成正比，所以比电离室的计数率高。

 

3.闪烁体探测器

如下图所示为闪烁体探测器输出电路及其等效电流源电路:

 

其阳极输出电流不同于电离室和半导体探测器的输出电流，可以表示为：

经过RC电路后可计算出输出电压为：

上式表示了输出电压脉冲幅度值与Q成正比，亦与入射粒子能量成正比。可以增大阳极电阻使输出脉冲幅度增大，但此时脉冲后沿也随之拉长，计数率降低。

 

为了使输出电压幅度尽可能大，要求下级前置放大器的输入电阻尽量大，输入电容尽量小，最适合的就是射集跟随器了。

 

闪烁探测器做时间测量时，输出脉冲应尽可能接近光脉冲，这时阳极电阻往往取50~100Ω。如果既需要时间又需要能量测量，则从PMT的阳极取时间信号，前一级打拿级去能量信号。

 

常用的核辐射探测器基本知识到本篇就结束了，本人在写探测器篇的过程中也参考了多本探测器和电子学的相关书籍，相当于也是梳理了一遍这些知识，并结合本人的一些经历，将日常中用的较多的知识写成了一篇篇的文章，可谓是温故而知新，本人也是收获颇丰。但本人所知有限，难免有些错误或不足的地方，但愿在以后的工作中能继续成长，在此也真心祝愿能帮到看过这些文章的朋友们！

 

接下来的一个主题就是电子学了，但本人打算将电子学主题分成两个部分：即探测器信号读出部分(模拟电子学)和FPGA数据处理部分(数字电子学)，继续将自己的所学和工作中的经验分享给大家~