[发明专利]闪烁晶体单粒子激发时间分辨光谱的测量系统及测量方法

说明书

本发明属于辐射探测技术领域，具体涉及一种测量闪烁晶体单粒子激发时间分辨光谱的测量系统以及测量方法。包括暗箱、光谱仪、位于光谱仪进光口端的第一光电倍增管与放射源及位于光谱仪出光口端的第二光电倍增管，光谱仪、第一光电倍增管、放射源及第二光电倍增管均位于暗箱内；还包括位于暗箱外的高压电源、第一前置放大器与恒比定时器、第二前置放大器与恒比定时器、延时器、时幅转换器、多道分析器及计算机；解决了通过加速器获得的时间分辨激发光谱时，其时间分辨率受加速器脉冲宽度限制，且在测试过程中，引起材料闪烁性能的变化导致测试结果不准确的问题。

技术领域

本发明属于辐射探测技术领域，具体涉及一种测量闪烁晶体单粒子激发时间分辨光谱的测量系统以及测量方法。

背景技术

光谱学是光学的一个分支学科，它主要研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列，根据实验条件的不同，各个辐射波长都具有各自的特征强度。通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识。因此，物质的光谱特征是表征物质材料特性的一个非常重要的参数。

物质的光谱特征可以分为发射光谱、吸收光谱以及散射光谱，对于闪烁体辐射探测器来说，其发射光谱极为重要。其发射光谱是否和后端光电器件匹配，决定了该探测器灵敏度的高低；发射光谱的强度体现了闪烁体的发光强度，而发射光谱的不同成分体现闪烁体内部的缺陷能级的信息。

如果将时间信息和光谱信息耦合进来的话，我们获得的就是时间分辨的发射光谱。相对于静态光谱而言，时间分辨光谱能够体现很多静态光谱体现不了的光谱动力学信息。通过时间分辨的发射光谱，我们可以诊断闪烁体被激发的一系列动力学过程(比如能级寿命等)，并基于时间分辨的发射光谱所体现出来的信息，对其发光行为进行一系列调控。

目前在时间分辨光谱方面，绝大部分报道所用的激发源是激光，而用X射线、电子或者重离子激发的研究较少。因为可以使用激光器轻松获得激光以及调控激光的强弱、波长以及脉冲宽度。但是晶体对不同的激发源的激发机理不同，所以采用X射线、电子或者重离子激发的闪烁特性依然具有很高的研究价值，但是上述射线一般是使用加速器来产生的。文献“Time resolved spectroscopy of Luminescence Induced by a Pulse IonBeam”及“Ion-induced Luminescence of Alumina with Time-resolved Spectroscopy”报道了加速器上测量重离子激发的时间分辨光谱(如图1)，在上述报道中，加速器产生的脉冲束流半宽度为1.5ns(如图2)，难以满足时间分辨率的要求。同时，加速器上面产生的脉冲束流的强度较强，在测试过程中，可能会由于离子注量的积累而改变材料闪烁特性(如图3)，影响测得光谱的准确性。目前而言，尚未见闪烁晶体被单粒子激发时间分辨光谱的报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种测量闪烁晶体单粒子激发时间分辨光谱的测量系统，同时提供一种基于该系统的测量方法，解决了通过加速器获得的时间分辨激发光谱时，其时间分辨率受加速器脉冲宽度限制，且在测试过程中，引起材料闪烁性能的变化导致测试结果不准确的问题。

本发明的技术解决方案是提供一种闪烁晶体单粒子激发时间分辨光谱的测量系统，其特殊之处在于：包括暗箱、光谱仪、位于光谱仪进光口端的第一光电倍增管与放射源及位于光谱仪出光口端的第二光电倍增管，上述光谱仪、第一光电倍增管、放射源及第二光电倍增管均位于暗箱内；

还包括位于暗箱外的高压电源、第一前置放大器与恒比定时器、第二前置放大器与恒比定时器、延时器、时幅转换器、多道分析器及计算机；

待测晶体位于光谱仪进光口的几何中心；

上述高压电源用于给第一光电倍增管以及第二光电倍增管提供电压；