6.2.2 探测技术的发展趋势
近半个多世纪以来,核辐射探测技术一直在军事、社会需求的牵引下,在基础理论与应用技术进步的推动下不断地发展。总体趋势是一机多能、高可靠度、宽量程和平台综合集成,并向核化生一体化与信息化方向发展。
①向高灵敏度、高分辨率方向发展。国外宽量程γ辐射探测技术已发展得很成熟,并已应用于科研。例如,国外研制出高灵敏电荷直接贮存型核辐射探测器,它探测的γ射线的输出信号比一般半导体探测器高1 000倍。核辐射探测技术要求量程宽、准确度高、可靠性高及小型化,可从测量环境本底γ辐射到核事故、核爆炸水平的探测。
②将多种传感器结合在一起,能够在一个探测装置内并入多种现有技术,从而拓宽量程,增加功能,使性能稳定可靠,如将传统的G-M技术与其他技术相结合,又如多功能数字化γ谱仪将NaI(Tl)或LaBr(Ce)闪烁探测器与G-M计数管相结合,既实现了现场剂量与剂量率测量,又能快速判别核素种类,实现定量测量分析。
③核电子技术有了新的发展。探测技术最显著的进步之一就是信号处理和显示技术。核电子学的进步已经能够在一个探测装置内并入多种现有技术。其能够精确控制探测器件的高压,减少时间的影响,使得先进的算法得以实现。这拓宽了探测器的测量范围,延长了探测器件的使用寿命等。探测器智能化,高压电源、前置放大器、放大器、信号甄别器和信号处理器,以及与主机的通讯、接口关系及与控制这些部件相关联的功能,包括关键参数的控制和存储、设置、刻度和警报设置等都集成于智能化探测器中。电缆对测量结果没有任何影响,开机状态下探测器与主机之间可随意插接或断开。把探测器连接到运行智能探头软件的计算机可以直接用探测器执行刻度。
④能快速判别核辐射种类的装备有所发展。这些设备包括在核辐射爆炸装置爆炸之前就能将其发现的更有效、更灵敏的探测器,以及一旦发生爆炸就能快速判别核辐射种类的装备。
⑤新型探测器件的应用。核技术发展突飞猛进,使许多新型的探测器被开发出来。例如,硅探测器,有平面工艺硅探测器,包括PIP-硅探测器、硅漂移室SDC、P-N结CCD、混合像素探测器、微条带探测器等;化合物半导体探测器,包括Cd Te、Cd Zn Te、Ga As、HgI2和SiC等;X射线荧光分析谱仪系统,不需要液氮制冷,仅需要简便的热电制冷就能正常工作;核辐射成像探测器,包括γ射线成像探测器和X射线成像探测器。这些成像探测器的出现和应用,开创了数字探测器代替传统胶片的新时代。