電離室與半導(dǎo)體探測(cè)器性能比較

電離室與半導(dǎo)體探測(cè)器性能比較

【電離室】ionization chamber
一種根據(jù)帶電粒子對(duì)氣體電離而測(cè)量電磁輻射或粒子流強(qiáng)度或測(cè)量短射程帶電粒子（如α粒子）能量的探測(cè)器。電離室是最早的核輻射探測(cè)器。1911～1914年間曾使用電離室發(fā)現(xiàn)宇宙線。其主要結(jié)構(gòu)是在一個(gè)充有氣體（如氬、空氣等）的密封容器內(nèi)裝兩個(gè)電極（陽(yáng)極和陰極），其上加有幾百伏特的電壓。（1）當(dāng)帶電粒子、X射線或γ射線進(jìn)入容器后，使電極間的氣體電離而產(chǎn)生正負(fù)離子，這些離子分別向兩極運(yùn)動(dòng)而形成電流。用測(cè)量?jī)x器測(cè)出電流的大小，就可以推知粒子流的強(qiáng)度或物質(zhì)所受X射線或γ射線照射的劑量。這種是“電流電離室”或“累積電離室”。（2）當(dāng)短射程帶電粒子進(jìn)入后，將在兩極間消耗其全部能量于使氣體電離，所產(chǎn)生的正負(fù)離子分別到達(dá)兩極，使它們間的電勢(shì)發(fā)生改變（“脈沖電壓”）。測(cè)量出脈沖電壓的大小和數(shù)目，就可推知帶電粒子的能量和數(shù)量。這種是“脈沖電離室”。
電離室的優(yōu)點(diǎn)是：1）能量響應(yīng)好。可做絕對(duì)測(cè)量用；2）當(dāng)復(fù)合損失可忽略時(shí)，輸出與輻照的劑量率無(wú)關(guān)；3）長(zhǎng)期穩(wěn)定性好（一般可做到小于0.5%/年），使用壽命長(zhǎng)；4）密封電離室無(wú)需溫度、氣壓修正；5)方向性好。
    它的缺點(diǎn)是：1）靈敏度差；2）空間分辨率比半導(dǎo)體探頭差，近來(lái)，由于有尖點(diǎn)電離室（靈敏體積直徑為2 mm），空間分辨率基本能滿足實(shí)際測(cè)量需求。
【半導(dǎo)體探測(cè)器】semiconductor detector
用半導(dǎo)體材料制成的將射線能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的探測(cè)器，它是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型核輻射探測(cè)器。又稱半導(dǎo)體計(jì)數(shù)器。實(shí)質(zhì)上是一個(gè)半導(dǎo)體材料高摻雜的較大體積的晶體二極管。入射粒子進(jìn)入半導(dǎo)體探測(cè)器后，產(chǎn)生空穴-電子對(duì) ，這些空穴-電子對(duì)被探測(cè)器兩電極的電場(chǎng)分開(kāi)，并分別被陰極和陽(yáng)極收集，產(chǎn)生同射線粒子交出的能量成正比的輸出脈沖信號(hào)，從而可探測(cè)射線的強(qiáng)度。由于產(chǎn)生一個(gè)空穴-電子對(duì)所需的能量約3電子伏特（eV），半導(dǎo)體探測(cè)器的能量分辨率比閃爍計(jì)數(shù)器和氣體電離探測(cè)器的要高得多。
常用的半導(dǎo)體探測(cè)器有兩種類型：（1）金硅面壘型，它是在一塊n型硅單晶片上噴涂一層金膜，在金硅交界面附近形成一個(gè)高阻區(qū)。也就是形成一個(gè)非常薄的P型反型層，接線從底面和靠近交接部分的表面引出。形成一個(gè)半導(dǎo)體二極體。如果加上一個(gè)方向偏壓，在二極體交接部分的電場(chǎng)使得只有微弱的電流能通過(guò)。在靠近交接部分的兩邊有一個(gè)所謂耗盡層的區(qū)域，所有反向偏電壓都加在這個(gè)區(qū)域。耗盡層是半導(dǎo)體射線探測(cè)器的靈敏部分，如果射線穿過(guò)這部分，產(chǎn)生載流子，它們就會(huì)被收集，和氣體電離室的情形一樣。（2）鍺（或硅）—鋰漂移型探測(cè)器。它是使適量的鋰均勻地漂移進(jìn)一塊P型鍺（或硅）單晶，形成高阻區(qū)。使用時(shí)探測(cè)器接上反向電壓，當(dāng)有射線進(jìn)入高阻區(qū)時(shí)，損耗能量產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，在電場(chǎng)作用下，電子、空穴被收集，就有電信號(hào)輸出，再用電子儀器記錄。其中金硅面壘探測(cè)器適用于測(cè)量帶電粒子。鍺（或硅）—鋰漂移探測(cè)器測(cè)量γ射線、X射線等的能量分辨率特別好，但必須要在低溫（77K）真空條件下工作。一般必須用液態(tài)氮冷卻真空條件下工作。一般必須用液態(tài)氮冷卻條件下使用。近代也曾把此種探測(cè)器放在火箭中升到太空做宇宙射線的探測(cè)和研究，在化學(xué)方面用來(lái)做化學(xué)分析后的放射性物質(zhì)的精密測(cè)定。由于半導(dǎo)體探測(cè)器的體積小，將來(lái)會(huì)在醫(yī)學(xué)上得到廣泛的應(yīng)用。
半導(dǎo)體探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是：1)空間分辨率好，分辨時(shí)間快。；2)靈敏度高；3)在同樣劑量輻照下，輸出的信號(hào)比電離室大。
        它的缺點(diǎn)是：1)能量響應(yīng)差，不能做絕對(duì)測(cè)量用；2)輸出的信號(hào)與輻照的劑量率有關(guān)，即輻射損傷效應(yīng)（累計(jì)劑量達(dá)到一定程度后，響應(yīng)會(huì)有很大變化）。如測(cè)量PDD時(shí)，當(dāng)水深為25 cm時(shí)，與正常信號(hào)輸出可差4.4%；3)長(zhǎng)期穩(wěn)定性不好；4)無(wú)需溫度、氣壓修正，但溫度變化會(huì)明顯增加探測(cè)器的暗電流，即輸出隨溫度的漂移大。

現(xiàn)在用半導(dǎo)體的比較多吧，比較方便

還有價(jià)格問(wèn)題應(yīng)予考慮，半導(dǎo)體探測(cè)器一般價(jià)格較貴

電離室的工作原理決定設(shè)備的體積不可能很小，攜帶不方便，但低能響應(yīng)比較好，更精度些。

不能一概而論吧，各有各的用處啊！ 2571指形電離室也很小啊，2570型劑量?jī)x很方便攜帶！測(cè)劑量用電離室好，測(cè)活度之類用半導(dǎo)體探測(cè)器較好！