被动探测器

照相乳剂

使用摄影技术对电离辐射的记录可以追溯到19世纪晚期Röntgen发现X射线,但类似的技术在今天的某些应用中仍然很重要。一个摄影乳状液悬架由惰性明胶基质中的卤化银颗粒制成,由塑料薄膜或其他材料支撑。如果一个带电粒子或快速电子通过乳化液,相互作用卤化银分子产生类似于暴露在可见光下所看到的效果。有些分子是兴奋并将无限期地保持这种状态。在曝光完成后,通过化学显影过程就可以看到这种累积曝光的潜在记录。每一个粮食含有一个被激发的分子被转化为金属银,极大地放大了受影响分子的数量,以至于显影的晶粒是可见的。摄影用乳剂辐射检测目的可分为两大类:射线胶片和核乳剂。射线照相胶片记录暴露在辐射下的结果,即胶片由于辐射而普遍变暗累积在乳化液的某一特定区域内许多辐射相互作用的效果。核乳剂是用来记录单个带电粒子的轨迹的。

射线照相电影

射线照相胶片在医用x射线成像中的应用最为常见。它们的性质与用于记录可见光的普通摄影胶片没有太大区别,唯一不同的是卤化银浓度异常高。乳化液的厚度从10到20微米不等,其中含有高达1微米直径。一个典型事件的概率X射线将在乳化液中的相互作用只有百分之几,因此经常采用提高灵敏度的方法,以降低产生可见图像所需的X射线的强度。其中一种技术是在膜基两侧涂上乳剂。另一种方法是将感光乳剂夹在中间由薄层发光组成的增强屏荧光粉的高原子序数例如钨酸钙、碘化铯或稀土荧光粉。如果X射线在屏幕上相互作用它的产生使电影瞬间变暗附近通过正常的摄影过程。由于筛管的原子序数较高,它们比乳化液本身更容易引起X射线的相互作用,达到一定程度的乳化液变暗所需的X射线通量可以降低一个数量级。光是在正常闪烁过程中产生的(见下文)主动探测器:闪烁和Čerenkov探测器),并从x射线相互作用的点向各个方向传播。这种扩散会导致x射线图像空间分辨率的一些损失,特别是对于较厚的屏幕,因此必须选择屏幕厚度以达到妥协在分辨率和灵敏度之间。

核乳剂

为了实现单个粒子轨迹的可视化,核乳剂通常比普通感光乳剂厚得多(可达500微米),而且它们的卤化银含量更高。特殊的显影程序可以将单个带电粒子或快速电子的轨迹显示为在显微镜下可见的几乎连续的显影银粒轨迹。如果粒子在乳化液中停止,可以测量其轨迹的长度,从而给出其范围,从而估计其初始能量。的密度颗粒沿轨迹的大小正比于/dx粒子的性质,因此可以在不同类型的粒子之间作一些区分。

胶片徽章剂量计

工作人员通常使用小包照相乳剂来监测辐射暴露。密度发达电影能与暴露在已知辐射下的相同胶片相比吗剂量.这样,由于胶片性质或显影程序的不同而引起的变化就被消除了。当用于监测暴露于低能量辐射,如X射线或伽马射线,乳剂往往过度反应,由于光电迅速上升横截面在这些能量下的银。为了减少这种偏差,薄膜通常被包裹在一层薄薄的金属箔中,以便在低能光子到达乳液之前吸收它们。

摄影胶片的缺点之一是局限性动态介于曝光不足和过度之间。为了扩大这一范围,包含电影徽章的持有人往往配备了一套小金属过滤器覆盖了电影的特定区域。通过制作不同厚度的滤光片,每个滤光片下的线性区域对应不同的曝光范围,从而扩大了薄膜的有效动态范围。滤光片还有助于将弱穿透性辐射(如β粒子)与强穿透性辐射(如伽马射线)分开。

热致发光的材料

在人员监控中常用的另一种技术是使用热释光的测试仪(tld)。这种技术的使用是基于水晶其中的材料电离辐射创建电子空穴对(见下文有源探测器:半导体探测器).然而,在这种情况下,陷阱因为这些电荷是通过添加掺杂剂(杂质)或对材料进行特殊处理而有意产生的。目标是创造条件,使许多电子和由入射辐射形成的物质被迅速捕获并固定。在受到辐射的期间,越来越多的电荷被困住积累在材料上。的陷阱深度是从陷阱中释放电荷所需要的最小能量。它被选择为足够大,以便在室温下脱阱率非常低。因此,如果在常温下进行暴露,捕获的电荷或多或少会被永久储存。

曝光后,通过测量晶体温度升高时发出的光量来量化被困电荷的数量。应用热能导致电荷快速释放。然后,一个被解放的电子可以与剩余的被困空穴重新结合,发射过程中的能量。在TLD材料中,这种能量以a的形式出现光子在可见的部分电磁波谱.或者,一个被解放的空穴可以与剩余的被困电子重新结合,产生一个类似的光子。发射光的总强度可以用a测量光电倍增管并且与原始捕获电荷的总体成正比。这又与暴露期间累积的辐射剂量成正比。

读出过程有效地清空了所有的陷阱,因此电荷从材料中被擦除,从而可以回收重复使用。常用的TLD材料之一是氟化锂,其中陷阱足够深,以防止褪色,或被捕获的电荷在很长一段时间内损失。的元素作文氟化锂的原子序数与组织的原子序数相似,因此从伽马射线中吸收的能量在很大的能量范围内与组织的能量相匹配。

内存荧光粉

记忆荧光粉由一层薄薄的材料组成,其性质类似于TLD晶体,即由入射辐射产生的电荷在不确定的时间内仍然被困住。该材料形成一个屏幕,覆盖了一个很大的区域,因此它可以作为一个x射线图像探测器。这些屏幕可以用作替代在x射线照相中对射线底片的影响。

在曝光期间,入射的X射线在屏幕表面形成了一种被捕获电荷的模式。在TLD中,屏幕通过释放这些电荷产生的光被读出。在这种情况下,释放储存的电荷所需要的能量是通过用强光刺激晶体来提供的激光而不是通过加热。记忆荧光粉的发光可以通过其不同的波长与激光区分开来。当激光束扫描屏幕表面时,如果测量这种发光的量空间这样就记录了俘获电荷的模式。这种模式对应于曝光过程中记录的x射线图像。与tld一样,内存荧光粉的优点是在读取过程中被捕获的电荷被擦除,并且屏幕可以重复使用多次。