12、物理量传感器与个人计算机在测量系统中的应用

物理量传感器与个人计算机在测量系统中的应用

1. 辐射传感器

1.1 闪烁探测器

闪烁探测器能将吸收的辐射能量转化为电磁辐射中可见光或紫外线区域的发射光子能量。这类探测器中的闪烁体通常是由重金属（如铅和铍）激活的石英晶体，它们与光导纤维和光电倍增管构成闪烁检测单元。

光电倍增管的功能基于外部光电现象，电子束从其光电阴极发射出来，在倍增极D1 - D4上被放大，在阳极处检测到由此产生的电子电流。其放大效果源于入射到倍增极上的电子会激发多个二次电子。光电阴极的活性层通常由Sb - Cs、Cs - K - Sb和Cs - Rb - Sb化合物的蒸镀层形成，这些化合物在350 - 500 nm的辐射波长范围内具有最大灵敏度。

1.2 半导体辐射传感器

半导体辐射传感器由大面积的硅或锗光电二极管组成，所用半导体的带隙宽度决定了在其半导体结构中产生电子 - 空穴对所需的能量，该能量范围为2.96 - 3.66 eV。因此，与气体和闪烁探测器相比，这些探测器灵敏度显著更高。不过，其灵敏度对温度有显著依赖性，所以锗光电探测器尤其需要内置帕尔贴电池进行冷却。

在检测电离辐射时，最常使用的半导体探测器包括：
- 配备Au - Si - N合金层的表面势垒半导体探测器；
- 适用于低能光子光谱分析的PN探测器；
- 平面PIN探测器。

平面PIN探测器包含一个由高纯度锗制成的本征层，用于平衡锂合金中激发的施主和受主数量。当辐射照射到该层时，半导体中会激发自由电子，其强度决定了反向连接的PIN二极管的电流脉冲。

评估这些电流脉冲时使用电荷放大器，其输出电压决定了这些电