核物理測(cè)井基礎(chǔ)大作業(yè)

1、核輻射測(cè)井之核物理基礎(chǔ)大作業(yè)一、目前半導(dǎo)體探測(cè)器和納米晶體探測(cè)器有哪些？1、半導(dǎo)體探測(cè)器綜述：半導(dǎo)體探測(cè)器是以半導(dǎo)體材料為探測(cè)介質(zhì)的輻射探測(cè)器。最通用的半導(dǎo)體材料是鍺和硅，其基本原理與氣體電離室相類似，故又稱固體電離室。半導(dǎo)體探測(cè)器的前身可以認(rèn)為是晶體計(jì)數(shù)器。早在1926年就有人發(fā)現(xiàn)某些固體電介質(zhì)在核輻射下產(chǎn)生電導(dǎo)現(xiàn)象。后來，相繼出現(xiàn)了氯化銀、金剛石等晶體計(jì)數(shù)器。但是，由于無(wú)法克服晶體的極化效應(yīng)問題，迄今為止只有金剛石探測(cè)器可以達(dá)到實(shí)用水平。半導(dǎo)體探測(cè)器發(fā)現(xiàn)較晚，1949年開始有人用 粒子照射鍺半導(dǎo)體點(diǎn)接觸型二極管時(shí)發(fā)現(xiàn)有電脈沖輸出。到1958年才出現(xiàn)第一個(gè)金硅面壘型探測(cè)器。直至60

2、年代初，鋰漂移型探測(cè)器研制成功后，半導(dǎo)體探測(cè)器才得到迅速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。2、半導(dǎo)體探測(cè)器的發(fā)展高能物理事業(yè)及核技術(shù)的發(fā)展, 也帶動(dòng)各種探測(cè)器技術(shù)不斷發(fā)展。氣體探測(cè)器從早期的計(jì)數(shù)管、多絲正比室( MWPC)、漂移室( DC)等,研制出了新的微條氣體正比室( MSGC)、微間隙氣體探測(cè)器( MGC)、微網(wǎng)結(jié)構(gòu)的氣體探測(cè)器( Micro mesh g aseous st ructure chamber )、氣體電子倍增器( GEM )、高阻板探測(cè)器( RPC)等。閃爍探測(cè)器方面,科學(xué)家們對(duì)CsI、BGO 等閃爍體的性能不斷進(jìn)行改進(jìn)提高,一些新型閃爍探測(cè)器材料如LSO、GSO等不斷的被開發(fā)利用。與此

3、同時(shí),半導(dǎo)體探測(cè)器也有很大的發(fā)展,各國(guó)科學(xué)家們從早期的鍺鋰、硅鋰探測(cè)器、研制出許多新型的半導(dǎo)體探測(cè)器,而且已經(jīng)應(yīng)用到高能物理、天體物理、核醫(yī)學(xué)等方面。其中,硅微條探測(cè)器SMD( Silico n Micro strip Detecto r)、像素探測(cè)器( Pix el)及CCD的發(fā)展和應(yīng)用是非常突出的。近十幾年來,世界各大高能物理實(shí)驗(yàn)室都采用它作為頂點(diǎn)探測(cè)器,西歐中心正研制的LHC對(duì)撞機(jī)上的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)ATLAS和CMS實(shí)驗(yàn)中將采用它作為探測(cè)粒子徑跡的徑跡室( tracker)。在核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的CT和其他數(shù)字化圖像方面的應(yīng)用研究,也有了很多新的進(jìn)展,這主要因?yàn)檫@些新型半導(dǎo)體探測(cè)器有很多優(yōu)點(diǎn): 1)非

4、常好的位置分辨率，這是這些新型半導(dǎo)體探測(cè)器最突出特點(diǎn),如硅微條探測(cè)器,目前能做到好于1. 4m。2)很高的能量分辨率，一些半導(dǎo)體探測(cè)器的能量分辨率比氣體探測(cè)器大約高一個(gè)數(shù)量級(jí)。3)很寬的線性范圍，由于在一定能量范圍內(nèi),半導(dǎo)體的平均電離能與入射粒子的基本能量無(wú)關(guān),故半導(dǎo)體探測(cè)器具有很好的線性,很寬的線性范圍。4)非?？斓捻憫?yīng)時(shí)間，半導(dǎo)體探測(cè)器內(nèi)電子和空穴的遷移率高,探測(cè)器很薄,電荷在很小的區(qū)域里收集,響應(yīng)時(shí)間非?？?可達(dá)到5ns左右。并且可實(shí)現(xiàn)高計(jì)數(shù)率,可超過108。5)體積可做得很小，半導(dǎo)體探測(cè)器可以做得很薄, 典型厚為300m ,探測(cè)器體積可以做得很小。正因?yàn)榘雽?dǎo)體探測(cè)器有如此多的優(yōu)點(diǎn),近十

5、幾年在世界各高能物理實(shí)驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用,在天體物理、宇宙線科學(xué)、核醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用也有了許多新的發(fā)展。 3、SI-PIN半導(dǎo)體探測(cè)器3.1、SI-PIN半導(dǎo)體探測(cè)器的特點(diǎn) 為了解決室外多元素的測(cè)定問題，核能譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用半導(dǎo)體探測(cè)器作為探測(cè)元件，其特點(diǎn)是能量分辨率好，對(duì)于較高能量的X射線，其能量分辨率優(yōu)于波長(zhǎng)色散譜儀；半導(dǎo)體探測(cè)器有很寬的能量線性范圍，保證了核能譜采集系統(tǒng)能夠同時(shí)測(cè)定多種元素。目前室內(nèi)使用的Si半導(dǎo)體探測(cè)器必須在液氮溫度下使用和保存，增大了整個(gè)儀器的體積，而且需要及時(shí)補(bǔ)充液氮，給工作帶了諸多不便。電制冷半導(dǎo)體探測(cè)器分辨率優(yōu)于200eV，采用點(diǎn)制冷方式獲得低溫工作條件，更適合

6、小型化、低功耗便攜設(shè)備的設(shè)計(jì)使用。AMPTEK公司Si-PIN半導(dǎo)體探測(cè)器分辨率3.2、Si-PIN半導(dǎo)體探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)（1）、體積小，整個(gè)探測(cè)器的體積為；（2）、重量輕，探測(cè)器重量為125g；（3）、功耗小，探測(cè)器功耗小于1w；（4）、采用電制冷，使用簡(jiǎn)單，無(wú)須液氮；（5）、能量分辨率優(yōu)于200eV，接近液氮制冷的Si（li）半導(dǎo)體探測(cè)器（160eV）的水平。如上圖所示。4、PIN半導(dǎo)體探測(cè)器在強(qiáng)脈沖輻射場(chǎng)中, 為了準(zhǔn)確診斷高溫等離子體狀態(tài)參數(shù), 己經(jīng)大量使用PIN半導(dǎo)體探測(cè)器來測(cè)量高溫等離子體產(chǎn)生的脈沖中子,射線和X光能譜時(shí)間譜。4.1、PIN型半導(dǎo)體探測(cè)器原理當(dāng)探測(cè)器接收脈沖信號(hào)時(shí)，輸出電

7、流是微分方程的解：是探測(cè)器結(jié)間電容；是探測(cè)器靈敏區(qū)結(jié)間絕緣電阻；是信號(hào)引出線雜散電容；是信號(hào)引出線電感；是負(fù)載，即同軸電纜特性阻抗。分析上述方程，當(dāng)逐漸減小PIN半導(dǎo)體探測(cè)器靈敏區(qū)面積時(shí)，值逐漸減小。當(dāng)滿足時(shí)；形成阻尼振蕩，振蕩頻率為：;而當(dāng)逐漸增加探測(cè)器靈敏區(qū)面積時(shí)，探測(cè)器結(jié)間電容逐漸增大，滿足時(shí)，振蕩消失。4.2、PIN半導(dǎo)體性能：（1）時(shí)間響應(yīng)測(cè)量當(dāng)用比探測(cè)器時(shí)間響應(yīng)函數(shù)快得多的脈沖輻射信號(hào)作為輻照源時(shí), 探測(cè)器輸出的電流波形稱為它的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)。PIN半導(dǎo)體探測(cè)器時(shí)間響應(yīng)函數(shù)受兩個(gè)因素制約, 一個(gè)因素是正負(fù)載流子結(jié)間漂移時(shí)間. 當(dāng)所加偏壓足夠大使載流子漂移速率飽和時(shí), 載流子漂移時(shí)間取

8、決于探測(cè)器靈敏層厚度. 另一個(gè)因素是探測(cè)器結(jié)間電容和負(fù)載阻抗構(gòu)成的時(shí)間常數(shù)值. 由于探測(cè)器結(jié)間存在電容, 致使探測(cè)器對(duì)測(cè)量信號(hào)的跟隨性變慢。用微帶作探測(cè)器傳輸線后, 傳輸線雜散電容影響大為減小, 尤其對(duì)于小靈敏區(qū)面積PIN探測(cè)器更為顯著。因而, 用微帶傳輸線制作的小靈敏面積探測(cè)器不僅從根本上消除了振蕩現(xiàn)象, 而且這種探測(cè)器具有較好的時(shí)間響應(yīng)性能。（2）線性電流測(cè)量當(dāng)射線能量注量率達(dá)到一定數(shù)值時(shí), 探測(cè)器靈敏層中載流子密度大量增加, 載流子在漂移過程中形成的與外加偏壓電場(chǎng)相反方向的空間電場(chǎng)會(huì)使載流子的漂移速率下降, 這時(shí)探測(cè)器輸出電流與射線輻照能量注量率不存有線性關(guān)系, 探測(cè)器輸出電流下降, 波

9、形寬度也因此增加。作為電流型探測(cè)器的一個(gè)重要參數(shù)指標(biāo), 實(shí)驗(yàn)要對(duì)探測(cè)器線性電流輸出范圍進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)逐漸減小PIN半導(dǎo)體探測(cè)器靈敏區(qū)面積時(shí), 必須改進(jìn)探測(cè)器引出線結(jié)構(gòu), 否則, 引出線雜散電容和電感與探測(cè)器結(jié)間電容和負(fù)載會(huì)構(gòu)成阻尼振蕩線路, 使探測(cè)器無(wú)法使用。5、有機(jī)半導(dǎo)體探測(cè)器有機(jī)半導(dǎo)體材料相對(duì)于無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料, 具有價(jià)廉質(zhì)輕、溶解性好、易加工成大面積柔性器件和通過分子剪裁調(diào)控光電性能的優(yōu)勢(shì)。有機(jī)半導(dǎo)體材料作為一種光電響應(yīng)材料如能實(shí)現(xiàn)紅外或紫外探測(cè), 則可以克服無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料的諸多缺點(diǎn)。因此近年來西方發(fā)達(dá)國(guó)家開始了對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體材料在這方面的應(yīng)用研究。紅外技術(shù)是現(xiàn)代光電子技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分,

10、 是研究紅外輻射的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、探測(cè)及應(yīng)用的一種高新技術(shù)。軍事應(yīng)用是推紅外技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿? 紅外成像、紅外制導(dǎo)、紅外預(yù)警等在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)和未來戰(zhàn)爭(zhēng)中都是必不可少的戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略手段。紅外探測(cè)器是紅外技術(shù)中最重要的應(yīng)用之一, 而紅外探測(cè)器材料又是影響紅外探測(cè)器性能的直接因素, 紅外探測(cè)器材料的發(fā)展可直接影響紅外探測(cè)器的性能及應(yīng)用。目前實(shí)用化的量子型紅外探測(cè)器主要是基于磅福汞為主的無(wú)機(jī)材料, 這些材料存在的問題是: 制備成本高、工藝復(fù)雜、不能在廉價(jià)基片尤其是在硅襯底及金屬電極上制備, 從而限制了具有重要軍事應(yīng)用的紅外探測(cè)器的應(yīng)用?，F(xiàn)有用于制作紫外探測(cè)器的材料主要有、 等無(wú)機(jī)寬帶隙半導(dǎo)體材料。它們的

11、普遍特點(diǎn)是: 制備溫度高, 應(yīng)用波段范圍窄, 價(jià)格昂貴等,從而限制了具有重要軍事應(yīng)用的紫外探測(cè)器的應(yīng)用。有機(jī)紅外探測(cè)器材料的研究是近年來才開展起來的。一般有機(jī)聚合物材料在大于波長(zhǎng)范圍的紅外區(qū)域沒有光活性。目前只有德國(guó)西門子公司和奧爾登堡大學(xué)報(bào)道了基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的可見光一紫外探測(cè)器, 其他國(guó)家的研究者雖合成出了具有紫外吸收特性的有機(jī)半導(dǎo)體材料, 比如2, 6一雙取代荀并芍衍生物和二硫代氨基甲酸酷類等, 但很少見有機(jī)紫外探測(cè)器方面的報(bào)道。目前研究有機(jī)半導(dǎo)體材料和器件的國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)主要有: 北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、南京大學(xué)、吉林大學(xué)、中國(guó)科學(xué)研究院北京化學(xué)所等科研院所。研究方向主要集中在有

12、機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)平板顯示器上, 尚未涉足紅外或紫外探測(cè)器方面的研究。6、化合物半導(dǎo)體探測(cè)器近年來, 人們?cè)诨衔锇雽?dǎo)體上做了許多工作, 先后獲得了、等單晶, 并用它們制成了各種核輻射探測(cè)器.盡管由于種種原因, 目前只有少數(shù)幾種探測(cè)器在室溫下對(duì)低能射線有較好的能量分辨率, 并得到不同程度的應(yīng)用。然而化合物半導(dǎo)體由于平均原子序數(shù)高, 禁帶寬度大, 做成的探測(cè)器具有更高的探測(cè)效率, 尤其是能在常溫下貯存。使用的這些特有優(yōu)點(diǎn), 仍在不斷吸引人們對(duì)它進(jìn)行探索和研究。6.1、適于制造核探測(cè)器的化合物半導(dǎo)體目前如只考慮平均原子序數(shù)大于30 且不含天然放射性的元素, 可供選擇的二元化合物有1 0 多種, 若

13、將禁帶寬度限制在1. 3 -2 . 6 e V 之間, 則可供選擇的化合物只有32種. 根據(jù)半導(dǎo)體核屆射深則器對(duì)材料的資求來宗合考慮似乎是三種較好的材料, 它們的平均原子序數(shù)分別為62.5和41, 禁帶寬度為2. 15、1.47、1.75eV,而且它們的俘獲關(guān)度大, 凈雜質(zhì)濃度也較低。其他一些材料, 由于種種原因, 目前還都比不上它們. 例如曾被認(rèn)為是頭號(hào)理想的探測(cè)器材料, 然而它的晶體生長(zhǎng)非常困難,自1999年提出這種材料以來, 迄今只有一篇做成探測(cè)器的報(bào)道;晶體的生長(zhǎng)也不容易, 只得到過很小的單晶. 又如已表現(xiàn)出存在一個(gè)化學(xué)配比不理想的較寬區(qū)域, 這既會(huì)產(chǎn)生空位, 也會(huì)產(chǎn)生空位。再如是層狀

14、結(jié)構(gòu), 晶體相當(dāng)軟, 容易解理, 容易損壞, 這會(huì)給晶體生長(zhǎng)與器件制造帶來一些特殊的問題也可能是兩種種較好的材料, 但對(duì)它們幾乎又沒做多少工作。6.2幾種化合物半導(dǎo)體探測(cè)器的性能6.2.1探測(cè)器探測(cè)器是在室溫下成功地獲得較好能量分辨率的第一種化合物半導(dǎo)體探測(cè)器, 它對(duì)及裂變碎片均可進(jìn)行探測(cè)。俘獲嚴(yán)重、電荷收集率低與極化現(xiàn)象是的三個(gè)主要問題, 它的值是溫度的函數(shù), 它的平均原子序數(shù)也較低( 與Ge相同), 所以雖也有人用它制成可置入人體內(nèi)探測(cè)射線的探針, 以探測(cè)惡性腫瘤與血液流動(dòng)，不過自1967年以后, 人們的注意力大多被吸引到上，有關(guān)探測(cè)器的報(bào)道就逐漸減少。6.2.2、探測(cè)器探測(cè)器自1967問

15、世以來已有近20年的歷史，并在許多領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。這種探測(cè)器可分為兩類：一類由將晶體棒密封起來經(jīng)區(qū)域提純生長(zhǎng)的低阻（50-500）n型單晶制造，這類探測(cè)器的靈敏區(qū)較薄，約為100，室溫下對(duì)5.9，59.5射線的半寬度分別為1.1,1.7；另一類由移動(dòng)加熱法生長(zhǎng)的高阻()n型或p型單晶制造，這類探測(cè)器靈敏區(qū)可達(dá)，測(cè)得662和1.3射線，如上圖所示。探測(cè)器對(duì)截面很大的熱中子俘獲反應(yīng)發(fā)射出來的558的射線也能進(jìn)行探測(cè)。探測(cè)器主要問題是極化現(xiàn)象與漏電流大，這二者既取決于材料一本身, 也取決于表面。例如,早就有人發(fā)現(xiàn), 最好的結(jié)果并不是在仔細(xì)研磨、拋光、清洗的片子上得到的, 恰恰相反, 是在未經(jīng)腐蝕

16、及表面化學(xué)處理的片子上得到的。也有人發(fā)現(xiàn),表面拋光的探測(cè)器極化現(xiàn)象嚴(yán)重, 表面經(jīng)腐蝕的探測(cè)器卻根本不顯極化現(xiàn)象, 只是漏電流較大因而噪聲也較大; 表面氧化的探測(cè)器則完全不顯極化現(xiàn)象,只是性能不穩(wěn)定。6.2.3、探測(cè)器探測(cè)器在1 9 71 年召開的CdTe國(guó)際會(huì)議上首次公諸于世. 由于平均原子序數(shù)較高, 禁帶寬度大, 載流子的傳輸性能又很好, 所以它的問世使人們驚喜不已. 十多年來。材料及其探測(cè)器的研制與應(yīng)用有增無(wú)減，晶體的主長(zhǎng)分液相法與氣相法兩種。液相法是從與丙酮( 含4%的水) 的飽和溶液中長(zhǎng).潔, 這種晶體的電荷收集效率很差,要得到適用的材料, 得從大量晶體中挑選。氣板法又分三種, 分別適

17、于生長(zhǎng)大晶體、中等尺寸的片晶與小片晶, 用來做探測(cè)器的晶體幾乎全部是由氣相法生長(zhǎng)的。但作為高能射線探測(cè)器卻受到限制, 主要問題是空穴俘獲深、空穴收集差、極化效應(yīng)強(qiáng), 大多數(shù)享度大于10mm 。以及某些較薄的探測(cè)器用來探測(cè)高能射線都有極化效應(yīng), 這種效應(yīng)使得分辨率、總計(jì)數(shù)率、全能峰效率、峰的對(duì)稱性以至峰的位置( 在輻照和加偏壓時(shí)) 不穩(wěn)定。極化現(xiàn)象究競(jìng)是由晶體本身引起的還是由制造過程引起的尚有爭(zhēng)淪。有人發(fā)現(xiàn)的電極完全沒有極化現(xiàn)象, 漏電流也小, 響應(yīng)均勻, 而同徉的材料如涂膠體石墨作電極, 就有極化現(xiàn)象; 偏壓和輻射若是中斷幾分鐘, 極化現(xiàn)象也輕一些。7、納米晶體熒光閃爍探測(cè)器熒光閃爍是半導(dǎo)體納

18、米晶體最引人注目的屬性之一。在多種多樣的自然界和人造納米發(fā)光體中，從發(fā)光蛋白質(zhì)到半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)都表現(xiàn)出熒光閃爍現(xiàn)象。在連續(xù)光的激發(fā)下，納米晶體的發(fā)光持續(xù)時(shí)間是隨機(jī)的，發(fā)光過程將會(huì)被隨機(jī)中斷。我們可形象地將納米晶體的發(fā)光狀態(tài)定義為“開"，將不發(fā)光狀態(tài)定義為“關(guān)。發(fā)光(“開")或不發(fā)光(“關(guān)”)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間可在亞毫秒到幾分鐘甚至更長(zhǎng)時(shí)間之間變化。發(fā)生“開"和“關(guān)”的幾率可由冪函數(shù)規(guī)律來描述。目前我們?nèi)匀徊荒芡耆忉専晒忾W爍的物理機(jī)制及其引起的原因。但是理解熒光閃爍的過程及機(jī)理對(duì)納米晶體的應(yīng)用十分重要。因?yàn)檫@個(gè)有趣的閃爍現(xiàn)象使納米晶體發(fā)光不穩(wěn)定從而限制了它們作為標(biāo)記生

19、物標(biāo)簽的應(yīng)用。1996年MNirmal等人在nature雜志上報(bào)道了單納米晶體硒化鎘的熒光斷續(xù)性在連續(xù)光激發(fā)下，采集時(shí)間為05秒時(shí)單硒化鎘納米晶體的熒光發(fā)光會(huì)呈現(xiàn)“開”和“關(guān)”的狀態(tài)。但針對(duì)較多個(gè)宏觀聚集納米晶體測(cè)量時(shí)，這種現(xiàn)象并不明顯。為了確定“開”“關(guān)”時(shí)間背后的機(jī)制，他們研究了“開”“關(guān)”隨激發(fā)光強(qiáng)的變化。如果“開”“關(guān)”時(shí)間只是發(fā)光與暗態(tài)之間的自發(fā)轉(zhuǎn)換，“開”“關(guān)”應(yīng)該與激發(fā)光光強(qiáng)無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熒光光強(qiáng)隨時(shí)間的變化在兩個(gè)不同的激發(fā)光下平均的“開”時(shí)間與激發(fā)光強(qiáng)成反比，但是平均“關(guān)”時(shí)間與光強(qiáng)無(wú)關(guān)。7.1、單分子熒光探測(cè)隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)生物科學(xué)的研究已深入到微觀分子水

20、平，傳統(tǒng)的大尺度分析方法與技術(shù)對(duì)單分子層次的研究已不再適用。單分子光學(xué)探測(cè)及單分子光譜成為了生物科學(xué)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)，單分子實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)在于可以精確隔離分子或原子與周圍各種環(huán)境的相互作用，排除其他因素對(duì)研究物體的影響。單分子的熒光強(qiáng)度、譜線躍遷、熒光壽命和三重態(tài)壽命量子動(dòng)力學(xué)特性等都是目前人們利用單分子探測(cè)系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的光學(xué)研究。目前，單分子熒光研究仍是生物科學(xué)重點(diǎn)發(fā)展的研究領(lǐng)域之一。單光子熒光較弱，有時(shí)甚至可與背景噪聲相比。因此，單分子熒光探測(cè)是一種對(duì)光學(xué)系統(tǒng)要求較高，較敏感的探測(cè)手段。因此，進(jìn)行單分子探測(cè)系統(tǒng)必須滿足下面幾個(gè)要求：低背景干擾：光激發(fā)單分子體積要小，由于背景的吸收與激發(fā)體積成正

21、比； 無(wú)損耗的光學(xué)收集光路：靈敏的光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)。目前，根據(jù)所用光學(xué)系統(tǒng)及激發(fā)方式不同的不同，常用單分子熒光探測(cè)大體可以分為五種。(1)原子力顯微鏡原子力顯微鏡可以在多種環(huán)境下對(duì)單分子成像，并且具有較高的信噪比和空間分辨率。它通過檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感原件之間的極微弱的原子間相互作用來研究樣品表面的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。一般情況下分辨率在納米量級(jí)。(2)倒置熒光顯微鏡倒置熒光顯微鏡基本構(gòu)成是在普通的倒置熒光顯微鏡上添加一些光學(xué)及其他附件。例如，大視野目鏡、長(zhǎng)工作距離聚光鏡等。具有可在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)觀察，可觀察不經(jīng)染色的透明活體等優(yōu)點(diǎn)。并且使用電感耦合器件(CCD)或增強(qiáng)型電感耦合器(ICCD)

22、作為高靈敏檢測(cè)器。(3)近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡突破了光學(xué)衍射的極限，分辨率不再受光波波長(zhǎng)的限制。分辨率由激發(fā)光尺寸大小和激發(fā)光源與樣品的距離決定。通常，近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡的分辨率達(dá)到幾十納米。激發(fā)光源與待測(cè)樣品間的距離接近納米量級(jí)，光源通過光纖的尖端或其他納微元件加以限制。具有較高的分辨率是近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡較突出的優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是：輸出功率低，針尖探測(cè)納微元件的重復(fù)性較差以及針尖對(duì)樣品的探測(cè)會(huì)與樣品相互作用等缺點(diǎn)。(4)倏逝波激發(fā)界面薄層約為300hm上的分子可被倏逝波激發(fā)，在玻璃一液體、空氣界面或其他界面的全內(nèi)反射可產(chǎn)生指數(shù)衰減的倏逝場(chǎng)，倏逝波單分子成像的原理與裝置與倒置熒光成像

23、很相似，但是不同的是它的激發(fā)光束直接射向樣品而不通過物鏡。消失波激發(fā)視野比較寬，具有更低的背景信號(hào)，但需要測(cè)量的樣品較薄，也是一種常見的單分子檢測(cè)方法。(5)激光共聚焦掃描顯微鏡在光學(xué)設(shè)計(jì)中，激光束經(jīng)物鏡聚集到樣品上形成接近衍射極限的光斑，激發(fā)樣品發(fā)光后利用同一物鏡收集樣品反射回來的熒光，通過共焦小孔后被探測(cè)器接收，非焦面的光則被小孔濾掉，從而保證了良好的光學(xué)收集率和高信噪比。遠(yuǎn)場(chǎng)共焦具有激發(fā)強(qiáng)度不受限制，靈敏度高及操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。7.2、單光子熒光信號(hào)探測(cè)儀器電荷耦合器(CCD，Charege Coupled Device)，使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電荷信號(hào)，通過模

24、數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這里，我們用CCD成像來直接觀察量子點(diǎn)像。CCD本身內(nèi)置透鏡，可以把它當(dāng)成一個(gè)內(nèi)置類似透鏡裝置，因此，從樣品到物鏡的距離必須滿足一定關(guān)系，才能使像面恰好在CCD的感光元件上。下面一組像是CCD成像質(zhì)量及物鏡與量子點(diǎn)樣品CdSeZnS之間工作距離的關(guān)系。7.3單光子計(jì)數(shù)器雪崩光電二極管(APD， Avalanche Photo Diode)，是一種建立在內(nèi)光電效應(yīng)基礎(chǔ)上的光電器件，它不同于光電倍增管。具有內(nèi)部增益和放大的雪崩光電二極管，一個(gè)光子可以放大產(chǎn)生至10100對(duì)光生電子空穴對(duì)，從而能夠在器件內(nèi)部產(chǎn)生非常大的增益。雪崩光電二極管在反向偏壓下工作，耗盡層當(dāng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度與反向偏壓成正比。一、 應(yīng)用于核輻射測(cè)井的前景如何？核測(cè)井儀表正在不斷更新結(jié)構(gòu)，完善功能，提高精度，改善儀表的穩(wěn)定性、可靠性、通用性，實(shí)現(xiàn)儀表標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、小型化、自動(dòng)化與智能化，以適應(yīng)現(xiàn)代測(cè)井的連續(xù)化、高速化、精密化的要求。具體地說，今后核測(cè)井儀的發(fā)展趨勢(shì)可能集中在以下5個(gè)方面。1)結(jié)構(gòu)上從單元組合式向功能組裝式方向發(fā)展。2)在測(cè)量方法上，從簡(jiǎn)單原始的檢測(cè)手段向高