EJ T 903.1-1994 闪烁体性能测量方法.通则.pdf

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1、E 核国和共民人华中EJ/T 903.1903.8-94 闪烁体性能测量方法E-EE- ili-BIFI- EE- 啤EEEFEwt”HM阻mmQLHHt川川7EEIl-4tfA V门IUUOUH们们M13呻呻川Uaa配lt川八UHHHHj lEEEEEE-q配由町町酣卢3呻呻SEEE口UlUUH川6们们们UOEaEaszE-EE- ，aaEl！lEaEEa) 1i 口Utl飞、TiA吁/JQU TlJn叫JVPU- 、i盯凡11(- fl飞、JD仆Ui- - 1994-10-24发布1995-01-01实施中国核工业总公司发布目录EJ/T903. 1 闪烁体性能测量方法通则. . . . .

2、 . . . . ( 1) EJ/T903. 2 闪烁体性能测量方法光输出. . . . . . . . . . . . ( 11) EJ/T903. 3 闪烁体性能测量方法相对能量转换效率.(15)EJ/T903. 4 闪烁体性能测量方法固有幅度分辨率.(19) EJ/T903. 5 闪烁体性能测量方法闪烁有效衰减长度.(21) EJ/T903. 6 闪烁体性能测量方法发射光谱.(26) EJ/T903. 7 闪烁体性能测量方法闪烁衰减时间. . (30) EJ/T903. 8 闪烁体性能测量方法温度效应.(37) 中华人民共和国核行业标准闪烁体性能测量方法通则1 主题内容与适用范围EJ/T

3、 903.1-94 本标准规定了闪烁体性能测量的术语、主要性能测量方法的一般要求以及测量系统的非线性和稳定性的测量方法等内容本标准适用于叭队及X射线探测与测谱用的闪烁体2 引用标准GB 4076 密封放射摞一般规定GB 4792 放射卫生防护基本标准GB 8703 辐射防护规定3 术语3.1 闪烁体闪烁探测器中对于致电离辐射灵敏的一种元件，官以适当的形式由一定量的闪烁物质组成。3.2 闪烁物质在电离辐射作用下能以闪烁方式发出光辐射的物质3.3 闵烁体的人射窗闪烁体中使被测的辐射容易透过的那部分3.4 闪烁体的光学窗闪烁体中能让光辐射透出闪烁体的那部分。3. s 闵烁摞测器由闪烁体直接或通过光导

4、光搞合到光敏器件（由一个或多个光电倍增管组成上组成的辐射探测器3.6探头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及某些功能单元。3.7光藕合材料为改善内烁体发光的光收集，在闪烁体光学窗与光电倍增管光窗（或光学窗与光导，光中国撞工业总公司1”4-10-24批准1”5-01-01实施1 导与光窗之间所加的物质3.8光导EJ/T，。3.1-94 为了无明显损失地传递光而采用的一种光学器件。例如它可放置在闪烁体与光电倍增管之间。3. 9 靡蕾帽分布边缘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 闪烁体的光输出闪烁体发射光子的总数与被

5、官吸收的入射辐射能量的比值。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。3.11 闪烁体的能量转换撞事闪烁体发射光子的总能量与被它吸收的入射辐射能量的比值。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辩事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 闪烁有敢衰就长度闪烁体内，闪烁光因传输而衰减至l/e倍的长度，通常以厘米为单位表示。3. 14 闪烁体的发射光谱闪烁体发射的光子数按波长或能量的分布。3. 15 闪烁体的吸收光谱闪烁体的光吸收系数按波长的分布。3. 16 标准光洒光源标定标准或用作测试计

6、量标准的光源。3. 17色温在可见光区，光摞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。3.18 闪烁衰减时间从闪烁体受单次撒发到其光子发射率下降到最大值的1/e所需的时间。通常用闪烁衰减时间常数表示。3. 19 闪烁体的光子发射曲线闪烁体受单次激发后，其光子发射率随时间变化的曲线。3.20 8函数光源一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。3.21 光电倍唱智的漳越时间分散从一个B函数光脉冲照射整个光阴极的瞬间到输出脉冲前沿光幅度点的出现瞬间之间所需时间的变化

7、，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EJ/T ”3.t-94 当带电粒子在介质中的运动速度超过光在介质中的速度时所产生的光辐射3.23切伦科夫光洒利用切伦科夫辐射效应做成的光摞3.24线性电流与入射辐通量成绩性关系的输出电流3.25 闪烁体的温度慧应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、固有度分辨率、闪烁衰减时间、发射光谱等随温度变化的关系4 测量的般要求4. 1 基准条件闪烁体各项主要性能测量的基准条件见表1.4.2放射源4. 2.1 应使用已知能量的放射性核素密封放射摞做、自、Y与X射线源4.2.2 放射源的能量分散对待测参数的影响应可忽略不计

8、。4. 2. 3 需用多准直孔或单准直孔摞时，孔的直径应不超过准直器的厚度（推荐值为3mm），多孔准直器孔袖的间距应不小于孔直径的两倍。表1基准条件影响量基准数值偏差（范围）环境温度，20 土2相对湿度，%65 55 75 大气压，kPa101. 3 86 106 交流供电电压，v220 士1%交流供电频率，Hz50 士1%交流供电波形正弦波总波变5%直流供电电压额定值土1%环境辐射空气吸收剂量率空气吸收剂量率Gy /h (rad/h) o. 2(20) 0.25(25) 外磁场干扰可忽略小子引起干扰的最低值外界磁感应可忽略小于地磁场引起干扰的2倍放射性沾染可忽略可忽略注g在不影响闵烁体性能测

9、量的前提下，允许与表1中所列的相近条件下进行测试。4. 2. 4 推荐使用的放射源见表2。3 EJ /T 903. 1-94 表2放射源主要特性类别核京半衰期能量康普顿分布边缘keV keV 1332.5 1118. 0 6Co 5. 27a 963.4 1173. 2 65Zn 245d 1115. 5 907.6 1274.5 H61. 6 Na 2. 6a 511. 0 340.6 Mn 313d 834. 8 639. 1 Cs 30a 661. 6 477.3 y 113Sn 115d 391. 7 237.0 13Ce 137d 165.8 65.2 57Co 272d 122.

10、1 39.0 59.5 11. 2 24!Am 433a 26. 3 JDS Cd 416d 22. 6 Fe 2. 6a 5.95 Cs 30a 624.2 osr-oy 28. 5a 非单能24!Am 433a 5484 2Pu 24400a 5156 4.3探头4. 3.1 探头包括闪烁体、光电倍增管、避光外壳、光电倍增管高压分压器和匹配级。闪烁体和光电倍增管应置于避光外壳之内。允许将高压分压器及匹配级置于避光外壳之外。4.3.2 光电倍增管高压分压器电流应比光电倍增管平均阳级电流大十倍以上。4.3.3 脉冲工作状态时，光电倍增管输出回路的时间常数（包括放大器的输入电容在内），应在110

11、阳之间。4.4光电倍增管电源电源应稳定，特别是高压电源应具有0.1%0.05%的稳定度，纹波和噪声应不大于30mV。4.5 测量装置测量装置主要包括：a. 探头pb. 低压电源；c. 高压电源；d. 主放大器；e. 多道脉冲幅度分析器Fr. 打印机。4.6 测量系统4 町T佣13.1-94常用的测量系统的方框图见图lo探头! - -r-,- I 放射源，ltt闪烁体L _ ._ 百回冲器脉析道分多度图14. 7 测量方法的一般要求4. 7.1 测量前，闪烁体必须避光存放，其时间长短由产品标准规定。4.7.2 测量装置的预热时间应不短于20min.4.7.3 闪烁体光学窗与光电倍增管光窗之间应加

12、合适的光桐合材料。4.7.4 测量前，光电倍增管在无光照条件下加高压预热，直至进入正常工作状态。4.7.5 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。4.7.6 Y与X射线点源应置于闪烁体的轴线上（偏差应小于5。，源与闪烁体入射窗的距离应不小于闪烁体直径或对角线的两倍。、自源应直接置于闪烁体入射窗面上。其它安置方式应在产品标准中规定。4.7.7 光电倍增管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帜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。4.7.8 全吸收峰或康普顿边缘，一般应调至总道数的三分之二处附近。测量脉冲幅度谱时，

13、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%。4.7.9 测谱的事R分计数时，计数率应不大于3l03s-1，这可通过调整放射源与探测器之间的距离（对Y或X射线摞）或选取适当活度的放射源（对、X或自射线源）达到。4.7.10 脉冲幅度谱的累积时间的选择，应使在此时间间隔内，谱中对应全吸收峰或康普顿边缘道的道计数不小于31030 当选用其它值时，应在产晶标准中加以规定。4.8 安全要求5 EJ /T 903. t-94 4.8. 1 所用电离辐射源应为密封放射源，并应符合GB4076-83中第3章的要求。4.8.2 所有与使用电离辐射

14、源相关的工作，应遵守GB4792-84中1.4. 2和1.4. 3规定的原则以及GB8703-84中3.1规定的原则。4.8.3 所有仪器应当接地4.8.4 必须保证钝激活的闪烁体外壳的完整，以防剧毒钝的泄漏。5 测量系统非线性的测量测量系统非线性的测量可根据需要，选用脉冲式的方法或电流式的方法。5.1 脉冲式的方法5.1.1 要求5. 1. t. 1 测量系统转换特性的非线性（及原点的确定，用碗化销钝闪烁探测器光输出的标准样晶，以射线激发。s. 1. 1. 2 测量闪烁体吸收射线产生的脉冲幅度谱，使用不少于五种单能的Y射线，Y射线的能量应在3001500keV之间。5. 1. 1. 3 若系

15、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确化纳（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，即应在破化纳（钝）闪烁体标准样品与光电倍增管光窗之间，置一吸收体。具体方法如下za. 对低于300keV的放射摞情况，所选吸收体的衰减效应，应使标样对川Cs的全吸收脉冲幅度，与标样对低能放射源不加吸收体时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137Cs的全吸收脉冲幅度，与低光输出闪烁体对137Cs不加吸收体时的脉冲幅度相差不超过后者的20%1c. 吸收体选定后，仍按5.1. 1. 2条要求测谱。5. 1. 1

16、. 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。s. 1. 1. 5 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。s. 1. 1. 6 置信度为95%时，系统的非线性测量最大偏差，应不大于3%。5. 1. t. 7 系统的转换特性原点最大偏差，在95%置信度时，应不大于5道（对256道多道分析器。5.1. 2 实验设备5.1. 2. 1 测量闪烁体性能参数的系统方框图同图L5.1. 2. 2所用Y放射摞见表2。5. 1. 2. 3 经计量检定的光输出标准样品。5. 1.3测量准备与测量5. 1. 3. 1 将标准样品光桐合于光电倍增管光窗

17、上。s. 1. 3. 2 标准样品与光电倍增管避光，给光电倍增管加高压。s.1. J. 3 安置Y放射摞。允许将源置于外壳内。此时，5.1. 3. 2与5.1. 3. 3逆序进行。5.1. 3. 4 测量脉冲幅度谱，确定对应全吸收峰脉冲幅度道址V。测量重复三次。取平均值6 EJ/T佣13.1-94v. s. 1. 3. 5 对其他放射摞重复5.1. 3. 3及5.1.3. 4的步骤。对应每个能量值E且得平均值帜。在装置的总增益不变的条件下进行测量注s允许同时用所有的放射源的射线激发问烁体，飘飘脉冲幅度谱5.1.4 数据处理s. 1. 4. 1 输出脉冲幅度V。旧与输入倍号v.的相互关系即装置的

18、转换特性由公式。给出：V。时a;V,n+V。“.(1) 式中：吼一一装置的转换系数sVo装置转换特性原点，道。如果闪烁体的转换特性是线性的，则接入探测器的装置系统的转换特性也是线性的，RP: 同时，V。.E+Voc1 . (2) v od需V。Vd=V。一. (3) 式中：E一光子能量，keV;一一系统的转换系数Fv od一一系统的转换特性原点，道，vd一一闪烁体转换特性原点，道FE一一闪烁体线性偏离指数，keV.s.1. 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NL:一NL击言：100%. (4) 式中zmair一的最大值Fmin一a的最小值。5.1. 4. 3 据表

19、2查出单能辐射的能量。s. 1. 4. 4 系统的转换系数锁在每一能区间内由公式（5）计算？一V;！”（5)Em . - E, 式中：Emax一所用射线的最大能量，keV;Vmax一一对应Emax的脉冲幅度，道FE，一一相应的光子能量，keV1v，相应于第i个能量的全吸收峰脉冲幅度的平均值，道。s. 1. 4. 5 由q值组中，选取m与am. 5.1.4.6 由公式（的计算系统的非线性NL。s.1. 4. 1 转换系数的平均值再由公式（6）计算z玩击吝”. ( 6) 7 EJ厅，03.1-94式中in一一使用的辐射能量的个数5.1. 4. 8 使用的转换特性原点vod以道数为单位，由公式（7）

20、计算zv od=-1-V；，一再E；）.(7) ,. -1 =l 5. 1. 4. 9 装置的转换特性原点V。，以道数为单位，用公式（3）计算z5.2电流式的方法5. 2.1 要求V。Vod.（的5. 2. 1. 1 系统的非线性借助闪烁体光输出标准样品来测定。标准样品闪烁体与待测闪烁体应是同一类别，并用同一种电离辐射激发。5. 2.1. 2 闪烁体的光学窗与光电倍增管光窗在给定的光电倍增管供电电压区间内无光搞合剂时，用测定闪烁体光通量衰减系数来确定系统的非线性NL。注g对于特定的问烁体，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5. 2. 1. 3

21、 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。5. 2.1. 4 置信度为95%时，系统非线性的最大偏差，不应超过3%。5.2.2 实验设备5. 2. 2. 1 测量电流式工作的闪烁体性能参数的装置包括za. 探头Fb. 光电倍增管电源，c. 电流测量仪器Fd. 稳压电源。测量方框图见图2。探头电流测量仪器光电倍增管电源稳、压电源图25. 2. 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。5. 2. 2. 3 经过计量检定的光输出标准样品。s. 2. 3 测量准备与测量5. 2. 3.1 将标准样品置于光电倍增管光窗上。在标准样品的光学窗与光电倍增管光窗之间8

22、 EJ/T，。3.1-94放置不透光纸屏屏的直径等于光电倍增管光窗直径5.2.3.2 标准样品、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%。5.2.3.3 置入放射潭。允许将放射源置于探头外壳之内，此时步骤5.2. 3. 2与5.2. 3. 3逆序进行。5.2.3.4 测量光电倍增管阳极本底电流Ib.5.2.3.5 将标准样晶与光电倍增管光窗光学桐合。5.2.3.6 标准样品与光电倍增管避光，给光电倍增管加高压（与测本底同）。5.2.3.7 重复5.2. 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 0 若不能满足时，则应加

23、大放射摞与闪烁体标准样晶间的距离（测量辐射时h或更换活度低的放射摞（测量R、或Y辐射时在改变距离或放射源之后，重复步骤5.2. 3. 1 5. 2. 5.2.3.8 除去光学桐合剂，将标准样品置于光窗上。将标准样品与光电倍增管避光，加高压（与测lb和L时相同，然后置入放射源。测量光电倍增管的阳极电流I。注z应特别注意保持测量几何条件不变5. 2. 3. 9 在0.81.1 U(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5.2. 3.1 5. 2. 3. 8.对每一高压值分别测出lb,_lo；与I，。5.2.4数据处理5. 2. 4.1 闪烁光衰减系数的偏离

24、，以百分比给出，便可表征系统的非线性NL:NL车号半2100%. (9) ma寸”四川, 式中zmax闪烁光衰减系数旷的最大值，am;n闪烁光衰减系数的最小值。5.2.4.2 对于光电倍增管第i个高压值，除去光学桐合剂导致闪烁体光通量衰减的系数扎的计算公式E10,-Jb; 一一一一.(10) I矗lb;式中：lo；光电倍增管在第i个高压值有光学搁合剂时的阳极电流，Ai；光电倍增管在第i个高压值，除去光学嗣合剂时的阳极电流，A1h；光电倍增管在第i个高压值时的阳极本底电流，A。5.2.4.3 从t的系列值中，选取最大值与最小值，分别记作皿u与m;no 5. 2. 4. 4 按公式（9）计算出系统

25、的非线性NL.6 测量系统的植定性6.1 方法9 EJ/T，。3.1-946. 1. 1 测量系统的稳定性由待测参数或相关的中间参数随时间改变的最大相对偏差表示：s. 主午100%“. ( 11) 只？如式中：:Yi测量开始时，被测参数三次测量的平均值F玉一测量结束时，被测参数三次测量的平均值6. 1. 2 测量系统的稳定性用与待测闪烁体同种的闪烁体的光输出标准样品，并以激发待测闪烁体同种的电离辐射测定。6.2 要求6. 2.1 测量系统的稳定性应每天测定。6.2.2 阳极电流或脉冲幅度测量的稳定性应不超过2%(95%置信度。6. 2. 3 幅度分辨率测量的稳定性应不超过3%(95%置信度）I 6. 2. 4 系统建立时应测定八小时稳定性每小时测一次，其稳定性应不超过3%.6.3 实验设备同5.1. 2与5.2. 2. 6.4测量准备与测量类同5.1. 3. 1 5. 1. 3. 4,5. 2. 3. 5 5. 2. 3. 9. 6.S 数据处理10 从6.4的测量结果中找出:Y1和:Y2，测量系统的稳定性用公式(11)计算。附加说明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北京核仪器厂、核工业标准化研究所和北京核海高技术开发公司负责起草。本标准主要起草人z液长松、罗凤群、贺宣庆、唐兆荣、袁慧君。罢！”gaj同ga皂白