盖格计数器有多高的灵敏度

原理上,盖格管就是有一个粒子就触发一次。当然他对某些能量范围的粒子不是很敏感,并且通常有个玻璃的或者金属的外壳,会阻挡一部分粒子,所以有量子效率的概念,然而这个效率是很高的,对能够穿过外壳的带电实体粒子,几乎是100%。这种灵敏度已经到了直接数个数的程度,所以物理原理就决定了盖格管的“灵敏度”极高。

不同的探测器有不同的敏感粒子类型和能量范围,盖格不是万能的,对有些辐射就比较顿感。比如高能X射线和γ射线,如果不采取某些特殊的措施,那么大部分射线就会透过盖格管而不发生作用,量子效率就会降到较低水平,不如闪烁计数器高。

碟形卤素淬灭计数管的x射线相对效率,可见低能射线被壳子挡住,高能射线透过而不作用,效率都会降低。图据paclab。

即使效率较低,只要噪音(没有粒子的时候却发生放电)足够小,那么可以通过累计足够的时间来提高灵敏度。实际上用于本底观测的盖格计数器(例如观测太阳造成的本底波动),就进行了长期的累积,不过主要是为了减少波动。

高纯锗或者闪烁计数器也并不是单纯的“灵敏度”高。一方面是他可以做很大的尺寸,从而有较大的截面,能够收集更多的辐射(盖格要想做大尺寸就会带来很多副作用);另一方面是他的闪烁强度与粒子的能量有较好的对应关系,能够达到很高的能量分辨率;第三是他们的淬灭时间不算太长,能够有较大的“动态范围”。这些特性决定了,经过长时间统计就能知道射线的中不同能量的成分分布(能谱)。不同的核素放出的射线有自己的能量分布特点,对于监测核泄漏这样的事故,远处基本测不到本底的变化(可能只变化1%或更小),但是可以很容易的知道这些难以察觉的变化是由碘131之类的次级产物产生的,于是就可以明确的知道发生了核泄漏。尽管用盖格管也可以略有察觉,但比高纯锗吃力得多。

我国的自然本底辐射大约处于0.09-0.20μGy/h水平,个别高本底地区除外。如果要测定装饰材料是否有更多的“辐射”,把普通的盖格计数器放上去是几乎发现不了区别的,如果都有明显区别,那么这个辐射就已经很厉害了。不能因此说盖格管灵敏度低,毕竟连本底都能测到。正确的做法是把计数器接到电脑上,做以小时为单位的平均,这样就能了解到微弱的变化。也就是说,对射线强弱的分辨率因为平均而显著的提高了。

[修改于 1 个月前 - 2019-09-17 01:03:03]

来自 极客实验
1
2019-9-16 11:55:26
1楼

虎哥这篇文章很及时!

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2楼

印象中,对70kv或者150kv射线管的灵敏度应该很高,接近100%,因为他们主要的能量分布在30/70kev左右。需要考证一下。

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2019-9-17 01:28:38
虎哥(作者)
3楼

在徐版提示下,修订了昨天文章中的一些错误。

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