帶電粒子探測器

《電子學(xué)名詞》第一版。

1993年，經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

簡稱PIXE,它應(yīng)用的帶電粒子可以是質(zhì)子、α粒子或重離子，目前使用最多的是質(zhì)子。它是用加速器（常用靜電加速器產(chǎn)生的幾兆電子伏能量的質(zhì)子束轟擊樣品，質(zhì)子使樣品中各元素原子的內(nèi)層電子電離，接著較外層的電子向內(nèi)層躍遷,同時(shí)發(fā)射X射線。由于各種元素發(fā)射具有特定波長（或能量）的標(biāo)識X射線,可利用鋰漂移硅探測器及能譜分析儀來確定元素的種類。而標(biāo)識譜線強(qiáng)度可用來確定元素含量。

在PIXE技術(shù)中，可以將原始的樣品（如金屬、粉末、生物組織）直接作為靶進(jìn)行分析。這樣的靶往往是厚靶，它制備方便，但數(shù)據(jù)處理比較復(fù)雜，靈敏度也差。另一種是將樣品進(jìn)行灰化、溶解等處理，然后把它置于一定的襯底膜上，作為靶進(jìn)行分析。這類靶稱為薄靶，可以不考慮質(zhì)子在靶中的能量損失和X 射線的自吸收，獲得及處理數(shù)據(jù)都比較容易，靈敏度也好。但制靶工藝比較復(fù)雜，容易受到環(huán)境的污染。

用PIXE方法作元素測定時(shí)，通常有絕對測定法和相對測定法之分。對于薄靶，絕對法的計(jì)算含量公式為 ，

式中Wj、Nj、Aj、σXj分別為第 j個(gè)元素的含量、特征峰計(jì)數(shù)、原子量、標(biāo)識X射線的產(chǎn)生截面,Ω為探頭的立體角，εj為探測器對第j個(gè)元素的X射線的探測效率，N0為阿伏伽德羅常數(shù)，n0為射到靶上的單位面積中的質(zhì)子數(shù)，t為X射線從靶中穿出的透射率。這方法在實(shí)際使用時(shí)較困難，因?qū)嶒?yàn)條件的變化、參量的不穩(wěn)定都影響測量結(jié)果。工作中往往用相對測定法，其中以內(nèi)標(biāo)法用得最多。它是將已知量的元素放入靶中作為標(biāo)準(zhǔn)，通過同已知內(nèi)標(biāo)相比較來確定待測元素含量。測量數(shù)據(jù)的處理是質(zhì)子X熒光分析工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)都采用計(jì)算機(jī)在線分析。

PIXE方法絕對靈敏度高，絕對探測極限可達(dá)10克(指束點(diǎn)面積為幾平方毫米),相對靈敏度可達(dá)10～10，因此取樣量少；這種方法的元素分辨本領(lǐng)好，可進(jìn)行多元素同時(shí)分析，甚至可不破壞樣品，適合于對珍貴稀缺的考古樣品、生物樣品和環(huán)境樣品等的分析。由于采用計(jì)算機(jī)在線數(shù)據(jù)處理，分析速度快。一般一個(gè)樣品的整個(gè)分析過程僅需幾分鐘。如果將質(zhì)子束聚焦成直徑為幾微米的細(xì)束，并對樣品進(jìn)行逐點(diǎn)測量，可以得到有空間分辨的元素含量分布圖，這時(shí)探測極限可改善到10～10克。但是,PIXE方法對于原子序數(shù)小于11的元素,因探測器窗吸收等原因，靈敏度很差。

PIXE方法已成為一種有力的分析手段，被廣泛地應(yīng)用于生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、考古學(xué)、法學(xué)以及材料科學(xué)等方面。

增減

泰羅斯業(yè)務(wù)垂直探測器由高分辨率紅外分光計(jì)、微波探測計(jì)、平流層探測計(jì)3種氣象遙感儀器組成 ，它們的星下點(diǎn)分辨率分別為17、109和147千米。對這些儀器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行地面處理可得到從地表到1000帕（10毫巴）高度的溫度廓線、大氣中各層次的水汽含量和大氣中的臭氧總含量等氣象資料。衛(wèi)星還攜帶空間環(huán)境監(jiān)測器（SEM） ，用以測量太陽高能帶電粒子（質(zhì)子、a粒子和電子）的通量密度、能譜和出現(xiàn)在衛(wèi)星所在高度上的粒子總能量。衛(wèi)星上的資料收集和定位系統(tǒng)（ARGOS）每天可收集4000個(gè)地面氣象站、海洋自動(dòng)浮標(biāo)和無人值守地區(qū)的自動(dòng)氣象站所獲得的溫度、壓力、濕度等環(huán)境資料，而且能對這些臺站定位。衛(wèi)星能提供實(shí)時(shí)和延時(shí)兩種形式的氣象資料。

以氣體作為探測介質(zhì)的輻射探測器。其基本工作原理是當(dāng)帶電粒子穿過氣體時(shí)使氣體分子電離，所產(chǎn)生離子對數(shù)目與粒子所損耗的能量有關(guān)。如在氣體電離空間設(shè)置兩個(gè)電極,并保持一定電位差,離子對中的電子（或負(fù)離子）和正離子就會(huì)被電場拉開而分別沿電場方向漂移。其電荷分別被兩個(gè)電極所收集并給出一定的電信號。由于收集到的電荷量與兩個(gè)電極間電場強(qiáng)度有關(guān)，從而形成不同工作方式的氣體電離探測器。

氣體探測器是一個(gè)圓柱形的內(nèi)部充滿氣體的密閉容器，容器內(nèi)有兩個(gè)相互絕緣的電極，金屬圓筒是陰極，圓筒中問的金屬絲是陽極，兩極之間加有直流高壓。當(dāng)沒有射線入射到氣體電離室內(nèi)時(shí)，氣體沒有被電離，電路里沒有電流。開關(guān)閉合后，在可調(diào)高電壓的作用下，在陽極形成一個(gè)高電壓，圓筒內(nèi)形成一個(gè)電場。當(dāng)射線進(jìn)入電離室，氣體被電離后，在電場力的作用下，正離子向陰極運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子或電子向陽極運(yùn)動(dòng)。這些電荷的收集使得電容器C兩端的電壓降低，從而在電阻上得到一個(gè)可被外部電路測量到的電脈沖信號。當(dāng)可調(diào)電壓增大時(shí)，電場變強(qiáng)，足夠強(qiáng)的電場可以使運(yùn)動(dòng)中的電子或離子獲得足夠的能量發(fā)生進(jìn)一步的電離(稱為次級電離)，從而增加離子對的數(shù)量。 2100433B