中华人民共和核行业标准 闪烁体性能测量方法 EJ/T 903.7-94 闪烁衰减时间 1主廉内容与适用范围 本标准规定了闪烁体闪烁衰减时间的测量方法。 本标准适用于闪烁衰减时间在0.5n8~10us范围内的各种闪烁体的闪烁衰减时间测 量. 2一般要求 2.1待测闪烁体样品不宜太厚（推荐厚度3mxm），以保证有较好的透光性。 2.2光电倍增管应处于线性工作状态，其衰越时间的分散应明小于待测闪烁体的闪烁衰 减时间。 2.3应选用特性阻抗为500的高频电缆接头和延时电缆，输出增要达到良好的匹配。 2.4使用的放射源要足够强，能使闪烁体有足够的光子数入射到光电倍增管的光阴极，以 便在示波器上能给出一个稳定而清晰的脉冲波形，且能缩短测量时间，减少仪器不稳定带来 的影响。 2.5应采用短连线，以使分布参量尽量小。 2.6在光电倍增管最后几个倍增极间的分压电阻上应并有旁路电容，光电倍增管板间电压 分布的调试应考虑同时满足线性和快时间两个特点。 3测量方法 发光时间特性的电测量方法分为光通量模拟法和单光子法两大类。在光通量模拟法中 根据时间特性的指标又可分别采用直接示波法和平均波形取样示波法，本标准推荐三种方 法分别用于不同的情况。 3.1直接示波法 3.1.1测量原理 闪烁体与光电倍增管光耦合后，光电倍增管光阴极入射辑通量与闪烁体光子发射率成 线性关系，光电倍增管在线性工作状态下，其输出电流与入射辑通量也成线性关系，测量闪 烁体单次激发后光电倍增售输出电流随时间的分布（电流脉冲）即可得到闪烁体的光子发 中国械工业总公司1994-10-24批准 1995-01-01实施 30 EJ/T 903.7—94 射曲线，由曲线求出闪烁衰减时间。 将光电倍增管输出的电流脉冲经过一适当的RC网络加到示波器上，直接用示波器观 察并记录光电倍增管输出的电流分布，再对该波形进行数据处理得到闪烁体的闪烁衰减时 间t。 若RC<<t，示波器给出以指数衰减的波形，从波形后沿求出t： 若RC>>t，示波器给出以指数上升的波形，从波形的前沿求出。 此方法要求示波器的时间响应对测量结果的影响可以怒略，一般用于测量闪烁衰减时 间大于10-*s的闪烁体。 3.1.2测量装量 3.1.2.1测量装量方框图如图1所示。光电倍增管工作在负高压状态下。 高压 放射源 垂直 示波器 * 输入 C .待测闪烁体 光电倍增管 图1 3.1.2.2示波器频带应足够宽，其响应时间应是待测样品闪烁衰减时间的1/3～1/5。 3.1.3测量步票 3.1.3.1针对所测闪烁体的种类选择不同的放射源。 一般闪烁体选Co或1"7Cs放射源，α闪烁体选用"Pu放射源。 3.1.3.2按图1连接测量设备，将待测样品光耦合到光电倍增管的光窗上，避光加高压。 3.1.3.3在示波器上调出光电倍增管输出电流波形记下时标，将波形记录下来。 3.1.3.4分析输出电流波形 若RC<<，在波形顶端至后沿部分的亮线中心取若干数据（不少于五个），按最小二 乘法拟合求出闪烁衰减时间，其撤合函数见公式（1)。 Y(t)Y。e (1) 式中,Y(t)一 一t时刻的电流强度，A， Y。—波形顶端(O时刻）电流强度，A； t时间变量，8 —闪烁体衰减时间带数，8 若RC>>t，在波形前沿到顶增取若干数据（不少于五个），按最小二乘法拟合求出闪 烁衰减时间，其拟合雨数见公式(2)。 Y(t)-Y。(1-e- (2) 31 - EJ/T 983. 7-94 式中,Y(t)- t时刻的电流强度，A， ·。三+渡形顶增电描激度，A； T闪烁体衰减时间常数，s。 3.2平均波形取样承液法 3. 2.1 测量原理 用放射源微发闪烁体，利用收样示被器对每个输入脉冲取样一次，取样时间相对输入脉 冲的某一固定考点（如起始点）可以按围定的时间间隔依次延迟。通过多次敢样从起始点 一直到把要分析的波形全部取完。在每次取样中所取出的幅度是一个比较的献冲，经过放 大、展宽，然后送人多道分析疆，经A/D变换成与输入幅度虎正比的数码，存入存器中。在 取样和存贮的过程中，分析器的每一道都依次对应于输入波形的一个取样点，每道中的存贮 数码正比于该取样点的幅度，其道数对应时间t： 由于闪烁体在射线激发时输出脉冲波形幅度有统计涨落，一次循环取样所得的结果与 真正输入波形相比有较大的失真，应用反复多次取样相加平均的方法以得到较好的结果。 多道幅度分析器给出的谱即为发光脉冲波形，分析该波形可得到闪烁体闪烁衰减时间。 该方法可用于测量闪烁衰减时间为纳秒级的闪烁体，输出光脉冲幅度动态范圈受到取 样示波器的限制，一般要小于10°。 3.2.2测量装量 3.2.2.1测量装量方框图见图2。 3.2.2.2取样示波器需带有慢取样头，承波的带宽要大于5000MHz。 3.2.2.3光电倍增管输出增与取样示波器外触发轴火端之间加恒比定时甄别器，以减少时 间参考点的时间见动。 3.2.2.4多道幅度分析器道数选择应不小于1024道，工作在多站定标方式。 待测闪烁体 上高压 光电倍增管 放射激·冰 垂直 信号： 多道分析器 输入 取样二 恒比定时 同步启动 波 甄别器 函2 3.2.3测量步募 3. 2.3.1将特测闪烁体光精合到光电倍增管的光窗上。 32 .EJ/T 903.794 3.2.3.2按图2连接测量设备，给光电倍增管避光加高压。 3.2.3.3按3.1.3.1要求选择放射源。 3.2.3.4信号送入取样示波器后视信号幅度大小选择取样示波器的量程，视信号的时间 宽度选挥水平扫描的时间量程。调带取样示波器延时旋翘使预测的波形完全出现在荧光屏 上。 3.2.3.5取样示波器扫描方式量于外扫描，启动多道分析器进行测量，循环取样次数要足 够多，使最高道计数大于10°。 3.2.3.6将测量结果送入数据采集系统。 3.2.4，装置的标定 测量装量需进行时标标定，其方法是用已知频率的精度不小于方分之一的正弦信号发 生器作为信号源，送入测量装量，选舞示波器的扫速挡，调节信号频率，使在多道分析器荧光 “屏上呈现不少于十个正弦信号，然启进行多次来样存忙，按辅入信号额率标定多道分析器的 道址。在取样示波器的各不同扫速择上重复标定步骤，得到各扫速挡对应的时标。 3.2.5数据处理 数据处理采用近似计算的方法，选取光脉冲后沿的数据进行分析，采用最小二乘法进行 拟合，在所拟合的曲线上只考虑一种衰减成分（一般其它组分可忽略），拟合函数形式如公式 (1)所示。 求出t即为闪烁体的闪烁衰减时间。 3.3单光子法 3.3.1，测量原理 单光子法是利用基于不连续的光子的时间分布的单光子技术，发光波形的幅度不经过 模拟转换，而是通过几率分布由计数给出在此方法中，光敏器件及显示记录系统的模拟特 性不直接影响测量结果。 此种方法测量要通过两个光电倍增管GDB1和GDB2(以下简称GDB1和GDB2)同时 工作来实现。闪烁体与GDB1光精合，每次受激发后GDB1都给出一个电信号。GDB2由一 个中性滤光片与闪烁体隔开，其目的是让闪烁体发出的光在到达GDB2之前得到减弱，使 GDB2在闪烁体每次受激发后产生一个光电子的几率小于1(即工作在单光子状态），在这种 状态下，GDB2在闪烁体受激后的时刻产生一个光电子的几事与该时刻的发光强度I成正 比。通过测量该几率分布得到闪烁体的光子发射曲线，进雨得出闪烁衰减时间常数。 该方法可用于测量闪烁衰减时间为纳秒级的闪烁体。 3.3.2测量装量 3.3.2.1测量装量方框图如图3所示+两个光电倍增管均具有快时间特性，其中GDB2的 电压分布要使其具有最大的倍增系数和最快的上升时间，GDB1的电压分布使输入光脉冲 与输出电流之间成线性关系，放射源的选择同3.1.3.1。 33 +$EJ7T:003.7494 高压 GDB2 放大，草道 中性津光片 样品 蒙快放大 放大器 恒比定时甄别糖 ，时一幅变换需个 安“恒比定时惠厕荐 解定标器” 延时 符合 定标器 多道分析器： 图3 停止信号送到时间幅度变换器的起始道和停止道时间幅度变换器的输出信号幅度正比于 起始信号和停止信号之间的时间间确，将时幅变换器信号送入多道分析器选道存更，经过多 次激发测量后，从多道分析器中可得到发光强度随时间的分布。 3.3.2.3单道分析器和符合单元患为或别碟声术麗和选摔足一定采件的激发事件，恒 比定时费别器用于减少探测着输出脉冲糖度的涨所引起的定时误差。 3.3.3测量步 3.3.3.1按图3连接测量设备 3. 3. 3. 2将待谢闪炼体光编合到 GDB1 的光朗极上,避光,给光电倍增管 GDB1 和 GDB2 加上高压。分别测量GDB1 和 GDB2 满不进道给出的计数率,调节中性推光片，使 GDB2 通 道的计数率约为GDB1通道计数率的者分之五。 3.3.3.3调整测量系统，使其在符合状态下工作。 3. 3. 3. 4 *当起始信号和停正信号的时间差小于时幅交换器的最小时间间痛时,适当加长停 止信号辅入端的外接电缆线。 3.3.3.5用多道幅度分析器，测量发光时间谱，使录高道计数大于10°。 3.3.3.6记录多道幅度分析器的谱，将测量结果送入数据采集系统。 3.3.4装量的标定 34 EJ/T903.7—94 测量装量需进行时标标定。其方法是将GDB1的输出信号分成两路分别接到时间幅度 变换器的起始输入和停止输入端，将一组已知的精密延迟时间电缆依次插接到停止信号输 入端前边，以改变起始道与停止的时间闻隔，在多道分析器上得到相应的一组道址，用最 小二乘法进行数据处理得到道数与时间的标定系数。 3.3.5数据处理 按3.2.5的规定，用最