閃爍計數器

---

簡介

閃爍計數器本質上是一種用於檢測輻射的儀器。閃爍指的是透明材料由於亞原子離子、電子、光子或α粒子透過而產生的閃光。閃爍是探測器的重要組成部分，理想情況下包括閃爍體和光電探測器。

閃爍體在高能粒子撞擊時釋放光。釋放的光脈衝能量與撞擊閃爍體的粒子的能量成正比。閃爍計數器中的光電探測器有助於將光轉換為電訊號，以便操作訊號。

什麼是閃爍計數器？

閃爍計數器或閃爍探測器被定義為利用稱為閃爍效應的輻射探測器。閃爍是指透明材料中由於粒子透過而產生的閃光 (Videla et al. 2019)。

閃爍計數器廣泛應用於輻射防護、物理研究和各種放射性材料中。閃爍計數器製造成本低，效率高，可以測量入射輻射的能量和強度。例如，世界各地的醫院都擁有基於閃爍效應的伽馬相機。

圖1：閃爍探測器

閃爍計數器因其效率、計數率和高精度而非常有用。產生的脈衝在適當放大後由傳統的電子電路檢測。正如 Kotapati & Bates (2018) 所述，在閃爍計數器中，α粒子產生的脈衝由磷光體 ZnS 檢測，效率為 100%。當閃爍體與電子光感測器（如光電二極體、光電倍增管和 CCD 相機）整合時，就會得到閃爍探測器或計數器。

閃爍計數器的型別

閃爍計數器主要有兩種型別，用於粒子物理和核物理。塑膠閃爍體和晶體閃爍體是兩種主要的型別。

圖2：閃爍計數器

塑膠或有機閃爍體：有機閃爍體是指在帶電粒子穿過後在可見光譜部分發射光子的有機材料。有機材料中閃爍的機制是由於單個分子的能級躍遷而產生的 (Sharma, Singh & Kookana, 2021)。有機材料中的熒光獨立於其物理形式（固體、液體和氣體）。

晶體或無機閃爍體：這些型別的閃爍體是在高溫爐中製造的。碘化鋰 (LiI)、碘化鈉 (NaI) 和硫化鋅 (ZnS) 都屬於晶體閃爍體型別。NaI(Tl)（摻鉈碘化鈉）在無機閃爍材料中得到廣泛應用 (Physicswave, 2022)。無機閃爍體對伽馬射線的檢測效率很高，並且能夠處理高計數率。

閃爍計數器的應用

閃爍計數器通常用於輻射測量儀、放射性汙染、核電站安全和放射性測定。它也應用於醫學成像，用於測量輻射 (Iammarino et al. 2018)。閃爍計數器被設計用於稱重橋、廢金屬場、貨運碼頭、邊境安全和港口等應用。

圖3：閃爍計數器的基本構造和工作原理

它在篩選技術、體內和 ELISA 的替代技術、癌症研究、細胞研究和表觀遺傳學中得到了廣泛應用。閃爍體在蛋白質檢測和相互作用、製藥和學術研究中也具有應用。液體閃爍計數器是指一種用於測量核素β發射的閃爍計數器型別。

閃爍計數器和蓋革計數器之間的區別

蓋革計數器和閃爍計數器之間的主要區別在下面的表格中列出。

蓋革計數器	閃爍計數器
蓋革-彌勒計數器的簡稱是蓋革計數器，它有助於檢測電離輻射。	蓋革-彌勒計數器的簡稱是蓋革計數器，它有助於檢測電離輻射。
蓋革計數器相對比閃爍計數器便宜 (Lowdon et al. 2019)。	閃爍計數器相對比蓋革計數器昂貴。
在蓋革計數器的操作方面，它是根據單個氣體電離原理工作的。	在閃爍計數器的操作方面，它是根據晶體的閃爍原理工作的。
它需要低電壓才能工作。	它需要低電壓才能工作。
在蓋革計數器中，形成2個電極產生二次電子。	在閃爍計數器中，形成一系列電極產生閃爍計數器中的二次電子。
蓋革計數器具有靈敏度低的特性。	閃爍計數器具有靈敏度高的特性。

表1：閃爍計數器和蓋革計數器之間的區別

結論

閃爍計數器和蓋革計數器是兩種常用輻射計量和檢測裝置。蓋革計數器可以輕鬆檢測所有型別的輻射，如β射線、α射線和γ射線，而閃爍計數器只能檢測電離輻射。閃爍計數器和蓋革計數器的應用和工作原理存在特定差異。在尋找表面汙染時，蓋革計數器的輻射水平較低。閃爍探測器被認為是一種使用稱為閃爍效應的輻射探測器。閃爍主要是透明材料中由於α粒子、β粒子、高能質子和離子等粒子透過而產生的閃光。

常見問題

Q1. 蓋革-彌勒計數器的優點是什麼？

A1. 它可以準確計算γ射線、α射線和β射線的速率以及宇宙射線。它具有較高的輸出脈衝率，因此所需的放大倍數非常小。

Q2. 閃爍計數器的優點是什麼？

A2. 閃爍計數器的優點是它具有更高的靈敏度、高精度和效率。此處可以實現計數率，並且閃光持續時間短，大約為 10^-9（有機閃爍體）至 10^-6（無機閃爍體）秒。

Q3. 為什麼蓋革-彌勒計數器有用？

A3. 蓋革計數器用作測量和檢測電離輻射的電子裝置。它通常用於輻射防護、輻射劑量測定以及核工業中使用的工具。

Q4. 什麼導致閃爍？

A4. 閃爍是由於電離層電子密度中數十米到數十公里（小尺度）的結構造成的。這種電子密度結構與訊號路徑密度一起形成，是折射干涉或散射或衍射波的結果。