6.1.2 探测介质及总体集成
核辐射探测器按探测介质类型及作用类型大致分为三种：气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器。它们与辐射相互作用的过程大不相同，但是基本原理没变。首先，辐射粒子射入探测器的灵敏体积；接着，入射粒子通过电离、激发等效应而在探测器中沉积能量；最后，探测器通过各种机制将沉积能量转换成某种形式的输出信息。核辐射探测器的工作过程大致分为两个：一是对于辐射反应，核辐射探测器给出相应的电信号；二是处理和分析核辐射探测器给出的电信号，用电子学方法对信号脉冲的幅度、时间、波形和数目等参量的获取、处理和分析，获得核辐射的能量、电荷量、时间、空间等各种性质。
核辐射探测器信号传输过程可以用图6.2表示。
图6.2 核辐射探测器信号传输过程
核辐射探测器信号传输的特征：
①核辐射探测器实质上就是一个能量-电荷转换器，用于把抽象的核辐射信息转换成具体的电信号；
②对核辐射信息的处理实际上就是对探测器输出信号的处理，从探测器输出信号中提取出核辐射信息，并转换成相应的物理量；
③核辐射探测器通常可以看成是一个电流源；
④不同的探测器，其能量-电荷转换过程及持续时间是不同的，输出信号各有其特点，需要采用不同的处理方法或手段。(https://www.daowen.com)
（1）气体探测器
气体探测器是内部充有气体、两极加有一定电压的小室。入射带电粒子通过气体时，使气体分子电离或激发，_在通过的路径上生成大量的离子对——电子和正离子。带电粒子在气体中产生一个电子离子对所需的平均能量称为电离能，电离能只与介质有关，与带电粒子的种类无关；带电粒子能量越高，其所生成的离子对越多，故生成的离子对数可以反映入射带电粒子的能量。
入射粒子在电离室中引起电离，电子、离子漂移形成电流；当外加电压升高时，探测器工作于正比区，就成为正比计数器；当气体放大倍数随电压急剧上升，电子雪崩持续发展成自激放电时，则成为G-M计数器。
电流信号I（t）的时间持续过程主要与电子和离子的漂移速度有关。通常，在电离室中电子漂移速度较快，为微秒量级，而离子漂移速度慢得多，为毫秒量级。
（2）闪烁探测器
闪烁探测器利用某些物质在核辐射的作用下会发光的特性探测核辐射，这些物质称为荧光物质或闪烁体。其工作原理为：带电粒子进入闪烁体中，使原子电离激发，受激原子在退激过程中发光，光子穿过闪烁体、光导，一部分到达光电倍增管的光阴极，在光阴极上打出光电子，被光电倍增管的第一倍增极收集的光电子经过光电倍增管各倍增极的倍增，最后在阳极上被收集成为电流脉冲信号I（t）。
（3）半导体探测器
半导体探测器探测的基础是带电粒子在半导体探测器的灵敏体积内产生电子-空穴对，电子-空穴对在外电场的作用下漂移而输出电流信号。常用的半导体探测器包括金硅面垒探测器、Ge（Li）和Si（Li）探测器、高纯锗探测器等，它们都是以半导体材料为探测介质，具有能量分辨率高、线性范围宽等优点。
上述三种主要的辐射探测器输出信号可以看成一个电流信号源I（t）。在做时间测量时，由于要求保持时间信息，可以直接利用这种电流源的时间特性。在做能谱分析时，因为与能量成正比的量是探测器收集的电荷或电荷在电容上的积分电压，所以要求探测器输出电荷或电压信号U（t）。如果既要做时间测量，又要做能量测量，则应要求探测器既输出电流信号又输出电荷信号。探测器通过后接输出电路，将被测量的核辐射信息转换成具有一定特性形状的波形。当信号延迟时间与输出电路时间常数相比小得多时，可以认为核辐射探测器信号主要以脉冲形式出现，探测到的单个或一群粒子转化成单个或一系列电脉冲；而且当电荷收集时间较短时，可以认为其是一种持续时间极短的电流冲击脉冲。