y光子探测器

在正电子湮没谱学中探测7光子常用的是闪烁体探测器。7光子与某些光学特性好的透明物质发生相互作用，会使其电离、激发而发射荧光，闪烁体探测器就是利用这一特性来工作的。它由闪烁体、光电倍增管和相应的电子仪器三个主要部分组成。图2.3是闪烁体探测器的组成示意图。当7射线进入闪烁体时，通过光电效应或康普顿效应产生次级电子，它使闪烁体分子电离和激发，退激时发出大量光子，这些光子经过引导（如包以反射物质）向光电倍增管方向射出去。光电倍增管是一个电真空器件，它由光阴极、若干个打拿极(dynode)和一个阳极(anode)纽成。光阴极前有一个玻璃或者石英制成的窗。通过高压电源和分压线路，使阳极与各打拿极以及光阴极之间建立从高到低的电位分布。闪烁光子入射到光阴极上时，由于光电效应会产生光电子，这些光电子受极间电场加速和聚焦，打在第一个打拿极上，产生3～6个二次电子，这些二次电子在以后各级打拿极上又发生同样的倍增过程，直到最后在阳极上可接收到1×l0^4～1×10^9个电子。所以人们把这种器件称为光电倍增管。大量电子会在阳极负载上建立起电信号，通常为电流脉冲或电压脉冲，然后由电缆将信号传输到电子学仪器中去。

闪烁体主要分为两大类：一类为无机晶体闪烁体，如Nal(Tl)晶体、Csl(Tl)晶体、BaF。晶体、锗酸铋(BGO)晶体等；另一类为有机闪烁体，如液体闪烁体和塑料闪烁体等。其中塑料闪烁体在正电子寿命测量中得到了广泛的应用。塑料闪烁体主要有如下特点：

(1)发光衰减时间短(1～3ns)，可适用于CRCW0603549RFKEA.html" target="_blank" title="CRCW0603549RFKEA">CRCW0603549RFKEA纳秒级的时间测量。这对于提高正电子寿命谱仪的时间分辨率是至关重要的。

(2)透明度高，光传输性能好。

(3)耐辐射性能好，居于各闪烁体的首位。

但是塑料闪烁体也有很多不足之处，主要是塑料闪烁体的原子序数低，发生光电效应的截面小，因此没有光电峰，只能探测7光子的康普顿效应。另外，由于塑料闪烁体的密度很低，不能有效地阻止丫射线，因此探测效率较低。塑料闪烁体探测器测量的22Na能谱图。

1.28MeV和0.511MeV分别为伴随了光子和正电子湮没辐射7光子的能量。图中没有观察到光电峰，其康普顿效应平台边缘分别位于1.06MeV和0.34MeV，与式(2.2)计箅出的最大反冲电子能量一一对应。

在无机闪烁体中BaFz由于密度较大(4.89g．CITI-3)，其效率是塑料闪烁体的3倍，其另一个显著特点是光电效应截面大，能明显观察到光电峰。另外，BaF2的发光衰减时间也很短，是目前最快的一种无机闪烁体。因此BaF2晶体已在正电子湮没寿命谱中得到使用，所组装的寿命谱仪计数率高，并且时间分辨率可接近200ps左右。BaF2闪烁体探测器测量的22Na能谱图。

另一种常用的无机闪烁体为Nal(Tl)晶体。该闪烁体密度也较高(3.67g．CITI—s)，而且高原子序数的碘（2=53）占重量的85%，所以对了射线探测效率特别高。测量丫射线时能量分辨率也是闪烁体中较好的一种。对于137CS发出的661keV7光子，其能量分辨率可达7%。该闪烁体的缺点是时间分辨率差，所以一般不在正电子寿命测量中使用。但是Nal(Tl)探测器常用于湮没辐射角关联测量中，主要针对不同偏移角度的+丫光子数目进行测量，对时间响应特性没有什么要求。

除了闪烁体探测器，在正电子湮没测量中用得较多的另外一种丫光子探测器就是半导体探测器，如在湮没辐射多普勒展宽测量中使用的高纯Ge探测器。它是利用纯度极高的半导体材料Ge制成的p-n型探测器。当丫射线入射pn结区后，产生电子一空穴对，在电场作用下，电子和空穴分别向两极漂移，在输出回路中形成电信号。其优点是：能量分辨率高，线性范围宽。高纯Ge探测器的能量分辨率比NaI(Tl)探测器高几十倍，探测效率也较高，因此适宜研究由于电子一正电子对动量引起的湮没辐射多普勒展宽。