探测辐射的集中探测器
看不见摸不着”的“辐射”，人们必须借助于辐射探测器探测各种辐射，给出辐射的类型、强度(数量)、能量及时间等特性，即对辐射进行测量。一、辐射探测器的定义
利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其他物理、化学变化进行核辐射探测的器件称为辐射探测器。
二、辐射探测器不同的运作原理
1.利用射线在物质中产生的电离原理制造出各种气体电离探测器和半导体探测器；
2.利用射线使某些物质激发,通过观察退邀时发出光子的闪烁探测器；
3.利用射线使胶片感光原理制成各种核乳胶及用于测量剂量用的胶片；
4.利用射线在过饱和蒸汽中使蒸汽产生的凝结作用制成威尔逊云室；
5.利用射线使过热液体产生气泡来观察粒子径迹的气泡室。
三、辐射探测的基本过程
1.辐射粒子射入探测器的灵敏体积；
2.入射粒子通过电离、激发或核反应等过程而在探测器中释放能量；
3.探测器通过各种机制将积累的能量转换成某种形式的输出信号；
4.探测器按其探测介质类型及作用机制主要分为：气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器。
四、辐射探测装置组成及分类
射线测量装置通常都由两部分组成：即探头和分析记录电子仪器部分;
1.气体探测器
气体探测器以气体为工作介质，由入射粒子在其中产生的电离效应或核反应得到输出信号。
总电离：初电离(入射粒子直接产生的离子对)和次电离(初电离产生的高速电子(称δ电子)足以使气体产生的电离)。
随着电极间所加电压的不同，就造成气体探测器的不同工作状态：
复合区：当外加工作电压过低时，电子离子对由于互相碰撞而发生复合；复合的程度与外加电压和离子对数的密度有关，一般不作为气体探测器的工作区域。
饱和区：当外加工作电压过高时，电子与正离子的复合可以忽略；在这个区，改变外加电压,收集的离子对数几乎不变，故称这个区为饱和区；这时产生的离子对数正比于入射粒子在灵敏体积损失的能量，工作于这种状态的探测器就是电离室；电离室是使用最早的探测
器。
正比区：随着工作电压的升高，在中央阳极附近很小的区域内电场强度足够强，以至电子在外电场的加速作用下能发生新的碰撞电离，最后收集到的离子对数N比原始电离产生的离子对数N0大很多，这种现象称为“气体放大”，称之为气体放大或雪崩过程。N与N0之比叫做气体放大倍数,常数M表示，即M=N/N0。由于此时阳极附近的场强还不是太强，雪崩过程仅发生在沿阳极很小的区域内，在一定的工作电压下气体放大倍数是一定的。此时形成的总离子对数仍正比于入射粒子的能量。正比计数器就工作于这一区域。
有限正比区：工作电压进一步提高就进入有限正比区，在探测器的灵敏体积内，积累了相当的正离子组成的“空间电荷”。在一定工作电压下A不再保持常数，初始电离小的入射粒子的A可能会大一点,称之为有限正比区。一般没有探测器工作于这一区域。
G-M计数区：随着工作电压的进一步提高，雪崩过程很快传播到整个阳极，而且雪崩过程形成的正离子紧紧地包围了阳极丝，称为正离子鞘。由于正离子鞘的电荷极性与阳极电荷相同而起到电场减弱作用，当正离子鞘的总电荷量达到一定时，使雪崩过程终止，因此最后的总离子数与初始电离无关。这时入射粒子仅仅起到一个触发作用，输出脉冲信号的大小与入射粒子的类型和能量均无关,这就是G-M区,仅作一个计数器用。气体放大倍数M随外加电压增加而增大，在一定外加电压下，任何能量、任何种类射线最后倍增的离子对数都是相同的。
连续放电区：继续增加外加电压，由于探测器内电场强度极高而使所充气体击穿，这时不管有无核辐射进入探测器，其放电连续发生，故此区称为连续放电区。
电离室是最早使用的气体电离探测器之一，由于它具有结构简单、牢靠，几何形状可做成各种各样，工作性能稳定可靠，适合于测量各种射线并能在较宽范围内测量照射量、射线强度等。
正比计数管常用来测量低能β射线；其分辨时间短，可以进行快计数，适合于进行较高强度的测量；由于气体放大倍数M与外加的电压有关，因此正比计数管对高压电源稳定性的要求较高，一般要求高压电源长时间稳定度要不大于0.1%。
G-M计数管是气体探测器应用最广泛的一种探测器，具有灵敏度高、输出脉冲幅度大，可以不经放大直接被记录，因此使用方便而且制作容易、价格低，广泛用于测量各种核辐射。其对带电粒子的探测效应几乎达到100%，但对γ射线的探测效率低，只有1%左右。此外它的输出脉冲幅度在一定电压下对不同能量、不同种类射线都相同，因此不能直接用来鉴别射线种类和测量能量大小。
2.闪烁探测器
闪烁探测器一般由闪烁体和光电倍增管组成。
闪烁体是一种发光器件，当入射带电粒子使探测介质的原子电离、激发而退激时，可发出可见光光子称为荧光光子。
这样的光强度用肉眼是看不见的，必须借助于高灵敏的光电倍增管(PMT)才能探测到这些光信号。
PMT的光阴极将收集到的荧光光子转变为光电子，光电子通过聚焦被光电倍增管的第一联极收集，并在其后的联楹倍增形成一个相当大的脉动电子流，在输出回路上形成输出信号。
（1）比较理想的闪烁体应具有以下的性质：
将带电粒子动能转变成荧光光子的效率高,即高的发光效率；
入射带电粒子损耗的能量与产生的荧光光子数具有良好的线性关系；
闪烁体介质对自身发射的光是透明的,即其发射谱与吸收谱不应该有明显的重叠；
入射粒子产生的闪光持续时间,即闪烁体的发光衰减时间要尽量短,以便能产生快的输出信号,获得好的时间响应；
合适的折射率的良好的加工性能。
（2）使用较多的的闪烁体有两类：
一类是无机闪烁体：如NaI(Tl)、CsI(Tl)等,这些材料的密度大,原子序数高,适合于探测γ射线和较高能量的X射线；
一类是有机闪烁体：如塑料和有机液体闪烁体，主要用于β粒子和中子的探测。
（4）光电倍增管(PMT)是一种光电器件：
主要由光阴极、聚焦极、打拿极(联极)和阳极组成，封于玻璃壳内并带有各电极引出；
光电倍增管的产品很多，但主要注意它的光阴极和光谱响应与闪烁体的发射光谱相匹配；
具有较高的阴极灵敏度和阳极灵敏度；
较低的暗电流或噪声脉冲；
良好的工艺和稳定性。
（5）主要特点：
不仅用来测量带电粒子也可测量不带电粒子如中子及γ射线等；
既能用来测量射线强度又能用来测量能谱；
探测效率高，分辨时间内短等优点。
3.半导体探测器：
其探测介质是半导体材料，入射带电粒子在探测介质内通过电离损失能量的同时，在探测介质内形成电子—空穴对：电子—空穴对在相对电极的定向漂移过程中在输出回路上形成输出信号。
半导体探测器的灵敏体积:P-N结区域形成的耗尽区(在P-N结上加上反向电压将进一步扩展耗尽层的宽度)。
为保证电离生成的电子—空穴对能有效地收集，必须选用那些载流子(电子或空穴)在半导体材料中寿命长的材料，性能优异的半导体硅和锗就成为理想的半导体探测器的介质材料。
由一般高纯材料(杂质浓度为1015原子/cm3的量级)做成的探测器，由于P-N结区的宽度受限制，仅零点几毫米么1.2mm，只适合于α粒子或其他重带电粒子的探测。
随着材料和工艺的发展,出现了锂漂移探测器Si(Li)和Ge(Li)半导体探测器，进而得到杂质浓度仅为1010原子/cm3的量级的极高纯半导体材料，以锗为主，称为高纯锗半导体探测器(一般表示为HPGe)，可以达到灵敏宽度达到几cm，灵敏体积超过100cm3以上，达到γ射线的探测效率与无机闪烁体相比拟的结果；
在半导体材料中形成一个电子—空穴对所需要的能量仅为3eV,即电离能W=3eV,而气体探测器中形成一个电子—离子对为30eV,对闪烁体探测器而言,形成一个被光电倍增管第一打拿极收集的光电子则需300eV;这样,对同样能量的入射粒子在半导体探测器中形成的、对输出信号有决定作用的电子—空穴对数将大于前两种,从而获得最好的能量分辨率,比前两种探测器能区分出能量差更小的不同的入射粒子。