発光を利用した検出器

〇無機シンチレータ

・検出原理

shnti
1
価電子帯の電子にエネルギーが付与される

2,電子は伝導帯へ移動し、電子正孔対を作る

3正孔活性化物質を電離する

4伝導帯の電子が電離された活性化物質に行く

5活性化物質励起状態に上がる

6基底状態に遷移する際に可視光を放出する

 *純粋な結晶では禁止帯が大きいため、少量の不純物を添加する

 

種類

密度(g/cm3)

最大波長 (nm)

減衰定数 (ns)

相対効率

()

 

用途および特徴

NaI(Tl)

3.6

410

230

100

γ線、潮解性、高エネルギー分解能

CsI(Tl)

4.5

540

680

45

α線、γ線

CsI(Na)

4.5

420

640

80

α線、γ線、吸湿性

LiI(Eu)

4.1

470

1400

35

γ線、中性子

BGOBi4Ge3O12

7.1

480

300

10

α線、中性子、高検出効率、低分解能

CWOCdWO4

7.9

470

1100

1720

γ線

ZnS(Ag)

4.1

450

200

130

γ線、加工が容易

 

 

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有機シンチレータ

種類

密度(g/cm3)

最大波長(nm)

減衰定数(ns)

相対効率

()

 

用途および特徴

アントラセン

1.2

450

30

100

α線、β線、昇華性

スチルベン

1.1

410

4.5

60

α線、β線

プラスチック[BC400]

1

420

2.4

65

 

液体[BC501A]

0.8

420

3.2

78

 

 

光変換効率        NaI(Tl)CsI(Na) CaF2(Eu) CsI(Tl) 6LiI(Eu) BGO有機

減衰時間        プラスチック,液体シンチNaI(Tl)BGOCsI(Na)CaF(Eu)CsI(Tl)6LiI(Eu)

エネルギー分解能  NaI(Tl)BGO , CsI(Tl)

機械的強度        NaI(Tl)BGO , CsI(Tl)

ピーク発光波長    NaI(Tl) BGOCsI(Tl)

密度             プラスチック NaI(Tl)CsI(Tl) BGO

 

○シンチレータの使用例

アナログ増感紙フィルタ系:レギュラーフィルム CaWO4   オルソフィルム   Gd2O2S:Tb

間接撮影用蛍光板:硫化物蛍光板 (Zn,Cd)S:Ag    希土類蛍光板 Gd2O2S:Tb

I.I.:入力面 CsI(Na)  出力 (Zn,Cd)S:Ag

IPBaFX:Eu2+ (X:Cl,Br,I)

FPD(間接)CsI(Tl)Gd2O2S:Tb

CTCdWO4Gd2O2S:Pr,Ce(Y,Gd)2O3Eu

ガンマカメラ:NaI(Tl)

PETカメラ:BGOLSOGSONaI(Tl)

半導体検出器
handoutai
1,価電子帯の電子が伝導帯に励起される

2,加えられた電圧により、電子・正孔が移動する

 

p-n接合に基づき、電流が流れる

n型半導体:不純物の電子によって電気伝導の大きくなるもの

p型半導体:不純物の正孔によって電気伝導の大きくなるもの

*接合面では電子と正孔の接合により、空乏領域ができる

 

種類

密度(g/cm3)

バンドギャップ

(eV)

ε

(eV)

移動速度(2V-1s-1)

電子/正孔

 

用途および特徴

Si

2.3

1.1

3.6

1350/480

γ線、β線

Ge

5.3

0.6

2.9

36000/36000

γ線、使用時に冷却、高エネルギー分解能

Si表面衝突型/イオン注入型

 

 

 

 

α線に対して高いエネルギー分解能

Si(Li)

 

 

 

 

γ線(低エネルギー)、液体窒素で冷却

高エネルギー分解能

 

・ε値:電子正孔対を作るのに必要な平均エネルギー

・エネルギー依存性:半導体によってエネルギー応答が違う

 

Ge半導体検出器によるスペクトルの測定137
60
24

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