【国家标准(GB)】 闪烁体性能测量方法

ICS,27. 120. 01
中华人民共和国国家标准
GB/T13181—2002
代替GB/T13181-1991
闪烁体性能测量方法
Measurement methods of scintillator characteristics2002-10-08 发布
中华人民共和国
国家质量监督检验检疫总局
2003-04-01实施
规范性引用文件
术语和定义
测量环境条件
测量系统
测量要求
安全要求
光输出
全吸收峰法或康普顿分布边缘法5.1
光电倍增管阳极电流法
6相对能量转换效率
测量原理
测量装置
测量步骤
数据处理
固有幅度分辨率
测量原理
测量装置
测量步骤。
数据处理：
8闪烁有效衰减长度
棒状闪烁体的测量方法
8.2板状闪烁体的测量方法
圆柱型和直角棱柱闪烁体的测量方法.发射光谱：
测量的波长范围·
测量原理
测量装置·
测量步骤
数据处理.·
闪烁衰减时间
一般要求
直接示波法
平均波形取样示波法
GB/T13181—2002
GB/T13181—2002
单光子法
11温度效应
11.1测量原理
11.2测量装置
11.3测量方法
附录A（资料性附录）
附录B资料性附录）
附录C（资料性附录）
附录D(规范性附录)
附录E(资料性附录)
附录F(资料性附录)
附录G（资料性附录）
参考文献
脉冲法测量系统的非线性
电流法测量系统的非线性
测量系统的不稳定性
闪烁体发射光谱与标样不向时，相对能量转换效率的修正…塑料闪烁体的u值
氟化钡闪烁体的发射光谱的测量的特殊要求一种实用的测量闪烁体温度效应的装置图1闪烁体性能脉冲法测量装置框图图2
脉冲幅度分布的康普顿分布边缘图·光电倍增管固有分辨率测量装置方框图ln(I-I,)-D关系图
发射光谱测量装置方框图
直接示波法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图.
平均波形取样示波法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图单光子法测量闪烁衰减时间的测量装置方框图单光子法测量系统响应分布的测量装置方框图图9
改变闪烁体温度的装置原理图
闪烁体性能电流法测量装置框图图B.1
图G.1测量闪烁体温度效应的装置方框图表1参考条件和标准试验条件
表2放射源主要特性
表3常用闪烁体发射光谱测量的激发波长和测量样品表E.1v系数值
本标准是GB/T13181—1991《碘化钠（铠）闪烁体》的修订版。GB/T13181—2002
本标准代替GB/T13181-1991《碘化钠（铠)闪烁体》。本次修订是在多年实践的基础上，着重参考和吸取了EJ/T903.1～903.8—1994的基本内容，按GB/T1.1—2000的要求编制而成的。本次修订与GB/T13181-1991相比主要变化如下：关于标准的名称修订为：《闪烁体性能测量方法》。标准适用范围由碘化钠（铠）闪烁体扩大到常用闪炼体，而在该领域中所论述的主要对象是闪烁体性能测量方法。关于标准的内容，增补了碘化钠(铊)闪烁体外的其他闪烁体主要性能的测量方法以及对测量系统的要求和标定；舍去了与性能测量无关的内容；不对产品性能指标等方面的要求作出规定。术语方面按GB/T4960.6--1996和GB/T7270—1987的有关词条内容作了修改。此外，还增加了一个规范性附录、六个资料性附录和-个参考文献。一标准的编写方法和编排格式完全遵循GB/T1.1一2000的要求。本标准的附录D为规范性附录，附录A、附录B、附录C、附录E、附录F和附录G为资料性附录。本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会提出。本标准由核工业标准化研究所归口。本标准起草单位：北京核仪器厂。本标准主要起草人：汲长松、罗凤群、贺宣庆、唐兆荣、袁慧君。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T13181—1991。GB/T13181—2002
GB/T13181—1991、GB/T10260—1988和GB/T12161-1990已经实施多年。这些标准在我国闪烁体的研制、生产和应用方面起到了重要的作用，但在实践中也发现这些标准还存在一些局限性和不足之处。为了适应我国闪烁体研制、生产、应用发展的实际需要和便利对外贸易与交流，需要有项完善、先进的闪烁体性能测量方法的国家标准。有关闪烁体的标准在引用本标准时，应根据闪烁体自身的特性和使用要求加以选择。
1范围
闪烁体性能测量方法
GB/T13181—2002www.bzxz.net
本标准规定了闪烁体的光输出、相对能量转换效率、固有幅度分辨率、闪烁有效衰减长度、发射光谱、闪烁衰减时间以及它们的温度效应的测量方法等内容。本标准适用于常用的各种闪烁体的性能检测。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB4076密封放射源一般规定
GB/T4077闪烁体尺寸
GB4792放射卫生防护基本标准
GB/T7270—1987光电倍增管测试方法GB8703辐射防护规定
GB/T10257一2001核仪器与核辐射探测器质量检验规则3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
闪烁物质scintillationmaterial在致电离辐射作用下，能以闪烁方式发出光辐射的物质。［GB/T4960.6—1996，定义2.3.7]3.2
闪烁体scintillator
由一定数量的闪烁物质以某种适当形式组成的、对致电离辐射灵敏的元件。闪烁体分有机和无机两大类，有固体、液体和气体等形态。[GB/T4960.6—1996,定义2.3.10］3.3
［闪烁体的］入射窗entrancewindow（of ascintillator）闪烁体中使被测的辐射容易透过的部分。3.4
闪烁体的光学窗opticalwindow（ofascintillator）闪烁体中能让光辐射透出的部分。[GB/T4960.6-—1996，定义2.3.12]］3.5
scintillationdetector
闪烁探测器
闪烁体直接地或通过光导与光敏器件相耦合而组成的核辐射探测器。1
GB/T13181-2002
[［GB/T4960.6-1996，定义2.3.36]3.6
探头prohe
辐射测量装置的一部分。通常它有一个几何形状适当的外壳，在此外壳内有辐射探测器，还可能有前置放大器、匹配器及某些功能单元。3.7
光耦合材料opticalcouplematerial为使闪烁体所发的光有效地传输到光电倍增管的光阴极上，在闪烁体光学窗与光电倍增管窗（闪烁体光学窗与光导及光导与光电倍增管窗)间所加的物质。[GB/T4960.6—-1996，定义2.3.35]3.8
［闪烁探测器的］光导lightguide（ofascintillationdetector）置于闪烁体和光敏器件之间，使闪烁光无明显损失地传递的一种光学器件。[GB/T4960.6-1996,定义2.3.39]］3.9
康普顿分布边缘edgeofComptondistribution能量响应曲线中对应康普顿散射电子能量极大值的谱位。3.10
light output(of a scintillator)［[闪烁体的]光输出
闪烁体发射光子的总数与被该闪烁体吸收的入射辐射能量之比值。与闪烁体标准样品的光输出值相比较给出的相对值，称为相对光输出。[GB/T4960.6—1996,定义2.3.19]3.11
［闪烁体的］能量转换效率energyconversionefficiency（ofascintillator）闪烁体发射光子的总能量与被该闪烁体吸收的入射辐射能量之比。[GB/T4960.6—1996，定义2.3.18]］注：与闪烁体标准样品的能量转换效率值相比较给出的相对值，称为相对能量转换效率。3.12
［闪烁体的］固有幅度分辨率intrinsicamplituderesolution（ofa scintillator）闪烁探测器的脉冲幅度分辨率扣除光电倍增管贡献后的值。3.13
闪烁光衰减长度attenuationlengthofscintillation闪烁光子在闪烁体内经白吸收后衰减为原发光强度的1/e时光子在闪烁体中所通过的路程，表征闪烁体对自身发光的透过能力。它与闪烁体的材料、工艺有关，且与测量时的光收集条件有关。按实际条件测得的数值称为技术光衰减长度。
[GB/T4960.6—1996，定义2.3.6J3.14
[闪烁体的］发射光谱emission spectrum(of a scintillator）闪烁体发射的光子数随光子的能量或波长而变化的分布曲线。［GB/T4960.6—1996，定义2.3.133.15
［闪烁体的］吸收光谱ahsorptionspectrum（ofascintilfator）2
闪烁体的光吸收系数随光子的能量或波长而变化的曲线。3.16
标准光源standardlightsource
光源标定标准或用作测试计量标准的光源。3.17
色温colourtemperature
GB/T 13181—2002
在可见光区，光源的相对辐射功率分布与全辐射体在某一温度下的相对辐射功率分布相同时，全辐射体的这一温度称为该光源的色温。[GB/T7270—1987，定义1.19]
闪烁衰减时间scintillationdecaytime闪烁体受单次激发后，光子发射率下降到其初始值的1/e所需的时间。[GB/T4960.6—1996，定义2.3.5]3.19
［闪烁体的］光子发射曲线photonemissioncurve（ofascintillator）与闪烁体单次激发相对应的光子发射率随时间变化的曲线。3.20
闪烁体的温度效应temperatureeffeet（ofascintillator）闪烁体的基本性能（如相对能量转换效率、光输出或相对光输出、固有幅度分辨率、闪烁衰减时间、发射光谱等）随温度变化的关系。3.21
[光电倍增管的］渡越时间分散dispersionof transittime（ofaphotomultiplier）从一个函数光脉冲照射整个光阴极的瞬间到输出脉冲前沿半幅度点的出现瞬间之间所需时间的变化，以输出脉冲时间分布曲线上的半高宽来量度。3.22
切伦科夫辐射Cerenkovradiation当带电粒子在介质中的运动速度超过光在该介质中的速度时所产生的光辐射。[GB/T7270—1987,定义1.2.6]］3.23
线性电流linearcurrent
与入射辐通量成线性关系的输出电流。［GB/T7270—1987，定义1.3.3]3.24
函数光源lightsourceoffunction一种具有有限辐通量和无限窄宽度的脉冲光源，通常指光脉冲输出时间比待测输出脉冲的持续时间窄得多(最大为1/3)的光源。
4通则
4.1测量环境条件
闪烁体各项主要性能测量的环境条件见表1。GB/T13181-2002
影响量
环境温度/℃
相对湿度/%
大气压/kPa
交流供电电压/V
交流供电频率/Hz
交流供电波形
环境Y辐射/uGy/h
外磁场干扰
外界磁感应
放射性沾染
表1参考条件和标准试验条件
参考条件
正弦波
空气吸收剂量率0.1
可忽略
可忽略
可忽略
标准试验条件
86~106
220(1±1%）
50(1±1%）
波形总畸变<5%
空气吸收剂量率≤0.25
小于引起干扰的最低值
小于地磁场引起的于扰的2倍
可忽略
注：在不影响闪烁体性能测量的前提下，允许与表1中所列出的相近条件下进行。测置系统
4.2.1测量系统的组成
测量系统主要包括：
探头；
低压电源；
高压电源；
主放大器：
多道脉冲幅度分析器；
打印机。
常用的测量系统的方框图见图1。商压电源
放射源*
闪烁体
光电倍增管
多道脉冲幅度
分析器
低压电源
匹配级
打印机
闪炼体性能脉冲法测量装置框图主放大器
4.2.2放射源
4.2.2.1应使用已知能量的放射性核素作为α、β、与X射线源。4.2.2.2放射源的能量分散对待测参数的影响应可忽略不计。GB/T13181--2002
4.2.2.3需用多准直孔或单准直孔α源时，孔的直径应不超过准直器的厚度（推荐值为3mm），多孔准直器孔轴的间距应不小于孔直径的两倍。4.2.2.4测试推荐使用的放射源见表2。表2
放射源主要特性
辐射类别
90Sr-90Y
4.2.3闪烁体标准样品
半衰期
24400a
能量/keV
非单能
康普顿分布边缘/keV
闪烁体标准样品（以下简称为标样）的确定和选取应符合GB/T10257一2001中6.1.5和GB/T4077中的有关规定。
4.2.4探头
4.2.4.1探头包括闪烁体、光电倍增管、光屏蔽外壳、光电倍增管高压分压器和匹配级。闪烁体和光电倍增管应置于光屏蔽外壳之内。必要时可以在闪烁体与光电倍增管之间置入光导。允诈将高压分压器及匹配级置于光屏蔽外壳之外。4.2.4.2光电倍增管高压分压器电流应比光电倍增管平均阳极电流大10倍以上。4.2.4.3脉冲工作状态时，光电倍增管输出回路的时间常数（包括放大器的输人电容在内），应在1 μs~10 μs之间。
4.2.5光电倍增管电源
电源应稳定，高压电源应具有0.1%～0.05%的稳定度，纹波和噪声应不大于30mV。4.2.6系统的测量1)
1）参见『OCT17038.0—79~[OCT17038.7—795
GB/T13181—-2002
4.2.6.1脉冲法测量系统的非线性的测量方法参见附录A。4.2.6.2电流法测量系统的非线性的测量方法参见附录B。4.2.6.3测量系统的不稳定性的测量方法参见附录C。4.3测量要求
4.3.1测量前，闪烁体必须避光存放，其时间长短由产品标准规定。4.3.2闪烁体光学窗与光电倍增管光窗之间应加合适的光耦合材料。4.3.3测量前光电倍增管在无光照条件下，加高压预热，直至进人正常工作状态。4.3.4所有参数的测量应在闪烁体与光电倍增管完全避光的环境中进行。4.3.5与X射线点源应置于闪烁体的轴线上（以闪烁体表面的中心计算，偏差应小于5°），放射源与闪烁体入射窗的距离应不小于闪烁体直径或对角线的两倍。α、β源应直接置于闪烁体入射窗面上。其他安置方式应在产品标准中规定。4.3.6光电倍增管的光窗的有效面积一般不小于闪烁体光学窗的面积。光电倍增管光窗的面积小于闪烁体光学窗的面积时，应使用光导或由多只光电倍增管组成的光电倍增管阵列。4.3.7一般应将全吸收峰或康普顿边缘调至总道数三分之二处附近。测量脉冲幅度谱时，应使用总道数不少于256道的多道脉冲幅度分析器，分析器的道宽应小于对应全吸收峰或康普顿分布边缘脉冲幅度的1%。
4.3.8测谱的积分计数时，计数率应不大于3×10°s\，这可通过调整放射源与探测器之间的距离（对或X射线源）或选取适当活度的放射源（对、X、α或β射线源）达到。4.3.9测最脉冲幅度谱的累积时间，应保证谱中对应全吸收峰或康普顿边缘的道计数不小于3×103。当选用其他值时，应在产品标准中加以规定。4.4安全要求
4.4.1所用放射源应符合GB4076的要求。4.4.2所有与使用放射源相关的工作，应避守GB4792以及GB8703中规定的原则。4.4.3所有测量设备均接地。
5光输出
5.1全吸收峰法或康普顿分布边缘法5.1.1测量原理
单能辐射射入闪烁探测器，其输出脉冲幅度的分布，主要由康普顿分布及全吸收峰（低原子序数的闪烁体除外)等谱段组成。全吸收峰法与康普顿边缘法分别以全吸收峰或康普顿分布边缘幅度作为判定闪烁体光输出的量度。
5.1.2测量装置
5.1.2.1工作于脉冲状态的闪烁参数测量装置，其方框图见图1。5.1.2.2装置的非线性最大偏差应不超过3%。5.1.2.3装置的脉冲幅度不稳定性应不超过2%，测量过程中对稳定性的检测应不少于每工作7h测一次。当不稳定性超过2%，则前一次检测及之后的测量数据应当遗弃。5.1.2.4光电倍增管阴极的灵敏度不均匀性（按待测闪烁体最大直径所对应的面积考虑)应不超过20%。5.1.2.5所使用的标样应是与被测闪烁体同种类型且制作和结构相同的闪烁体，标样及待测样品用单能的同类辐射激发。标样与待测闪烁体直径不同时，其和对差值应不超过25%，并应对测量结果加以必要的修正。
5.1.2.6放射源的类型由产品标准规定。6
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