発光を利用した検出器
(76pm81、68am79)
無機シンチレータ
・検出原理
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,正孔が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,活性化物質は励起状態に上がる
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 |
6LiI(Eu) | 4.1 | 470 | 1400 | 35 | γ線、中性子 |
BGO | 7.1 | 480 | 300 | 10 | γ線、高検出効率、加工が容易 |
CdWO4 | 7.9 | 470 | 1100 | 17~20 | γ線 |
ZnS(Ag) | 4.1 | 450 | 200 | 130 | α線、中性子 |
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)<BGO<CsI(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) <BGO<CsI(Tl)
・密度
プラスチック< NaI(Tl)<CsI(Tl) <BGO
シンチレータの使用例
(66am14、63am12、60am20)
・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、FPD: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)
出力面:(Zn,Cd)S:Ag
・IP:BaFX:Eu2+ (X:Cl,Br,I)
・FPD(間接):CsI(Tl)、Gd2O2S:Tb
・CT:CdWO4、Gd2O2S:Pr,Ce、(Y,Gd)2O3:Eu
・ガンマカメラ:NaI(Tl)
・PETカメラ:BGO、LSO、GSO、NaI(Tl)
・熱中性子の検出:LiI:Eu
半導体検出器
(76pm26、75pm81、73pm27、71am80pm82、70pm81、65.63、64.64、63.63、61.61.64)
・検出原理
1,価電子帯の電子が伝導帯に励起される(電離作用)
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 |
CdTe | 6.06 | 1.47 | 4.43 | 1000/80 | 常温で使用可能 |
CdZnTe | 6.0 | 1.54 | 1.53 | 1350/120 | 常温で使用可能 |
*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) に対して高いエネルギー分解能
液体窒素で冷却する
・ε値
:電子正孔対を作るのに必要な平均エネルギー
空気のW値が34eVなので、電離箱に比べ、同密度の場合10倍程度の感度
・特性
(1)エネルギー分解能
:シンチレータ検出器の数倍
(2)時間分解能
:気体や発光を利用した検出器の1000倍程度
(3)感度
:シンチレータ検出器に比べて低い
Si半導体検出器は空洞電離箱に対して20000倍程度
(4)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
(5)放射線損傷がある
コメント
ZnS(Ag)はγ線じゃなくてα線
ご指摘ありがとうございます
訂正いたしました
ご指摘ありがとうございます
訂正致しました