EJ T 903.7-1994 闪烁体性能测量方法.闪烁衰减时间.pdf

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闪烁衰减时间1 主题内容与适用范围

3、本标准规定了闪烁体闪烁衰减时间的测量方法。EJ/T 903. 7-94 本标准适用于闪烁衰减时间在0.5nslOs范围内的各种闪烁体的闪烁衰减时间测量。2一般要求2. 1 待测闪烁体样晶不宜太厚（推荐厚度3mm），以保证有较好的遗光性2.2 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减时间。2. 3 应选用特性阻抗为500的高频电缆接头和延时电缆，输出端要达到良好的匹配。2. 4 使用的放射源要足够强，能使闪烁体有足够的光子数入射到光电倍增管的光阴极，以便在示披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。2.S 应采用短连线，

4、以使分布参量尽量小2.6 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。3测量方法发光时间特性的电测量方法分为光通量模拟法和单光子法两大类。在光通量模拟法中根据时间特性的指标又可分别采用直接示波法和平均波形取样示波法，本标准推荐三种方法分别用于不同的情况。3. 1 直接示波法3. 1. 1 测量原理闪烁体与光电倍增管光嗣合后，光电倍增管光阴极入射辐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，其输出电流与入射辐通量也成线性关系，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

5、发中国棋工业总公司1994-10-24批准30 1”5剧但宴施EJ/T 903. 7-94 射曲线，由曲线求出闪烁衰减时间。将光电倍增管输出的电流脉冲经过一适当的RC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RCr，示波器给出以指数r衰减的波形，从波形后沿求出几若RCr，示披器给出以指数r上升的波形，从波形的前措求出r。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，一般用于测量闪烁衰减时间大于10-8s的闪烁体。3. 1. 2 测量装置3.1. 2.1 测量装置方框图如图1所示光电倍增管工作在负高压状态下。放射源、

6、本垂直输入示波器光电倍增管丁丁R 待狈1闪烁体 - 图13.1. 2. 2 示波器频带应足够宽，其响应时间应是待测样品闪烁衰减时间的1/31/5。3.1. 3 测量步骤3. 1. 3. 1 针对所测闪烁体的种类选择不同的放射摞。一般Y闪烁体选60Co或川Cs放射源，闪烁体选用z39Pu放射源。3. 1. 3. 2 按图1连接测量设备，将待测样品光桐合到光电倍增管的光窗上，避光加高压。3. 1. 3. 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。3. 1. 3. 4 分析输出电流波形若RCr，在波形顶端至后沿部分的亮线中心取若干数据（不少于五个，按最小二乘法拟合求出闪烁衰减

7、时间r，其拟合函数见公式(1）。Y(t)=Y。e价.(1) 式中：Y(t）一t时刻的电流强度，A1Y。一一波形顶端（0时刻电流强度，A1t一一时间变量，SJr一一闪烁体衰减时间常数，s.若RCr，在波形前沿到顶端取若干数据（不少于五个，按最小二乘法拟合求出闪烁衰减时间r，其拟合函数见公式（2）。Y(t)=Yol-e巾）.(2) 31 EJ /T 903. 7-94 式中1Y(t）一t时刻的电流强度，A1Y。一一波形顶端电流强度，A1t一一时间变量，s1r一一闪烁体衰减时间常数，s.3. 2 平均波形取样示波法3. 2.1 测量原理用放射源激发闪烁体，利用取样示波器对每个输入脉冲取样一次，取样时

8、间相对输入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堪的脉冲，经过放大、展宽，然后送入多道分析器，经AID变换成与输入幅度成正比的数码，存入存贮器中。在取样和存贮的过程中，分析器的每一道都依次对应于输入波形的一个取样点，每遭中的存贮数码正比于该取样点的幅度，其道数对应时间t。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入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

9、时间。该方法可用于测量闪烁衰减时间为纳秒级的闪烁体，输出光脉冲幅度动态范围受到取样示波器的限制，一般要小于102.3. 2. 2 测量装置3. 2. 2.1 测量装置方框图见图2.3. 2. 2. 2 取样示波器需带有慢取样头，示波器的带宽要大于5000MHz。3. 2. 2. 3 光电倍增管输出端与取样示波器外触发输入端之间加恒比定时颤别器，以减少时间参考点的时间晃动。3. 2. 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。直号入垂信输多道分析器同步启动取样示波器纠触发恒比定时颤别器光电倍增管待测闪烁体3. 2. 3 测量步骤3.2.3. 1 将待测闪烁体光搁合到

10、光电倍增管的光窗上。图2EJ /T 903. 7-94 3.2.3.2 按图2连接测量设备，给光电倍增管避光加高压3.2.3.3 按3.1. 3. 1要求选择放射源3.2.3.4 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3. 2. 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103.3.2.3.6 将测量结果送入数据采集系统。3.2.4装置的标定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

11、号源，送入测量装置，选择示波器的扫速挡，调节信号频率，使在多道分析器荧光屏上呈现不少于十个正弦信号，然后进行多次来样存贮，按输入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。3.2.5 数据处理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（一般其它组分可忽略），拟合函数形式如公式(1）所示。求出即为闪烁体的闪烁衰减时间。3.3 单光子法3. 3.1 测量原理单光子法是利用基于不连续的光子的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

12、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GDBl和GDB2（以下简称GDBl和GDB2）同时工作来实现。闪烁体与GDBl光桐合，每次受激发后GDBl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在到达GDB2之前得到减弱，使GDB2在闪烁体每次受激发后产生一个光电子的几率小于1(即工作在单光子状态，在这种状态下，GDB2在闪烁体受激后的t时刻产生一个光电子的几率与该时刻的发光强度I成正比。通过测量该几率分布得到闪烁体的光子发射曲线，进而得出闪烁衰减时间常数。该方法可用于测量闪烁衰减时间为纳秒级的闪烁体。3.3.

13、2 测量装置3. 3. 2.1 测量装置方框图如图3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，GDBl的电压分布使输入光脉冲与输出电流之间成线性关系，放射源的选择同3.1. 3. 1. 33 EJ/T ”3.7-94 放射源GDBI 光导放大，单道中性滤光片恒比定时颤别器恒比定时颤别器多道分析器图33. 3. 2. 2 GDBl和GDB2的输出倍号，经过放大器和恒比定时盟别器分别做为起始信号和停止信号送到时间幅度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，将时幅变换器信号送入多道分析器选

14、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3.3.2.3 单道分析器和符合单元是为了班别噪声本底和选择满足一定条件的激发事件，恒比定时ti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。3.3.3 测量步骤3. 3. 3.1 按圄3连接测量设备3.3.3.2 将待测闪烁体光桐合到GDBl的光阴极上，避光，给光电倍增管GDBl和GDB2加上高压。分别测量GDBl和GDB2两个通道给出的计数事，调节中性滤光片，使GDB2通道的计数率约为GDBl通道计数率的百分之五3.3.3.3 调整测量系统，使其在符合状态下工作3. 3. 3. 4 当起始信号和停止信号的时间差小于时幅变换器的最小时间间隔时，适当加长停止倍号输入端的外接电缆线3. 3. 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1030 3. 3.3. 6 记录多遭幅度分析器的谱，将测量结果送入数据来集系统3.3.4装置的标定34 36 EJ /T 903. 7-94 附加说明z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、北京核仪器厂和北京核海高技术开发公司负责起草。本标准主要起草人贺宣庆、波长松、罗凤群、唐兆荣、袁慧君。罢！”gaj同ga皂白