核射线的探测

核射线的探测是核医学工作的必要组成部分，它包括：探查是否存在天然本底以外的核射线、判断核射线的种类及其能量、以及测量核射线的数量。放射性核素主要通过探测其释出的射线才能进行定性和定量。对核射线的探测是利用射线与物质的相互作用来实现的。原则上，每一种相互作用和效应（特别是物理效应和化学效应）都可作为建立探测方法的依据。随着新的相互作用和效应的发现，各种新型探测技术正在不断出现。
本条主要介绍核辐射探测仪器。核乳胶探测技术，可参见“原子核乳胶探测技术”条。
核辐射探测仪器是指对核射线（或粒子）进行定性或定量探测的装置，通常由探测器及后续电子学线路组成。
探测器 亦称探头，其主要作用是把核射线（或粒子）的能量转换成电信号(如电压、电流、电荷脉冲等)，以供后续的电子学线路进行分析、处理和记录。简言之，探测器是一种核辐射灵敏装置，也可以说是一种换能装置。
探测器的工作方式可分电流型和脉冲型两大类。电流型测量的是探测器所产生的平均直流电流，它反映大量相互作用事件造成的平均效应，多用于辐射剂量测量和核反应堆功率监测等仪器仪表中。脉冲型则是记录与探测器发生相互作用的每个个别的辐射粒子（或量子）。在核医学中用得较多的如气体电离探测器、闪烁探测器、半导体探测器等多属后一类。
探测器也可根据所要探测的射线不同进行分类，如α粒子探测器、γ线探测器、中子探测器、切伦科夫探测器等。
后续电子学单元 从探头出来的电信号必须经过一系列处理才能达到被记录或显示的目的，这就要用到一套电子学线路单元。核医学中最重要和常用者有以下几个部分。
前置放大器和主放大器 有些探头输出的脉冲其幅度太小，形状不规整，必须先进行放大和整形才能使末端的记录显示装置准确地工作。放大作用主要是在放大器内完成。放大器通常又分为前置放大与主放大两部分。前置放大器尽量靠近探头或直接与探头装成一个组件，其放大倍数（增益）一般至多为几十。它的主要作用常常不在于放大，而在于造成探头与后面电子学线路之间的阻抗匹配，避免信号在传输过程中损失。
经前置放大的信号可通过屏蔽电缆进入主放大器，得到进一步的放大。主放大器的增益一般为几十至几千倍。通常主放大器均为线性放大器，即输出脉冲大小与输入脉冲大小成正比。在某些测量装置中，由于射线能量变化幅度大，用线性放大器常嫌操作不便或调节范围不够，可采用对数放大器，即线路对小信号的增益大，对大信号的增益小。
对脉冲的成形作用有一部分也在放大器内完成。由于从探头出来的信号一般来说上升时间较短而下降时间太长（常达几微秒以上），这样就容易造成下一个脉冲重叠在上一个脉冲尾部，使分析和记录部分无法分辨是一个还是二个脉冲。为此放大器线路中常选取不同的时间常数来控制输出脉冲的形状。一个高质量的放大器应当有快的上升时间、高的信号噪声比以及良好的线性、稳定性和抗过载性等。
甄别器 是一种只允许超过一定高度的脉冲通过而将低于这一高度的脉冲“甄别”掉的线路。这一个“一定高度”即电压门槛称为“甄别阈”，它通常应能在一定范围内连续可调。用甄别器显然可消除许多低能量的本底信号(或称“噪声”)，也能对脉冲进行整形，它所输出的都是形状规则的脉冲。这种形状由线路本身决定，而与输入脉冲形状无关。
脉冲高度分析器 甄别器只能阻挡低于所选甄别电压的脉冲，所有高于该电压的脉冲都可通过。故使用一个甄别器的测量方式称为积分测量。很多情况下测量者需要对一定高度范围的脉冲进行探测，即希望不仅排除过小的脉冲，而且也排除过大的脉冲。这种测量方式称为微分测量，需要用脉冲高度分析器代替单个甄别器才能完成。
脉冲高度分析器基本上分为单道脉冲高度分析器与多道脉冲高度分析器两大类。
单道脉冲高度分析器由两个甄别器和一个反符合单元组成（见图）。两个甄别器的甄别阈都可调。如设定上甄别器的甄别阈为
V_1,下甄别器的甄别阈为V₂(一般V1>V2)，则V1-V2称为道

单道脉冲高度分析
器原理
1. 输入 2. 上限
甄别器 3. 下限甄
别器 4. 反符合单
元 5. 输出

宽（窗宽）。反符合单元的作用是当两个甄别器中仅一个有脉冲通过时才有脉冲输出。所以通过它只记录到幅度为V1与V2之间的脉冲，这样就对特定范围的脉冲起到了选择作用。因为许多探头的输出脉冲高度与入射射线的能量成正比，所以探测系统中加了单道脉冲高度分析器，就可排除干扰性大的脉冲，并可以使探测者了解入射射线的能量分布状况。
多道脉冲高度分析器采用完全不同的原理进行工作，能同时分别记录幅度不同的脉冲，最后直接显示脉冲分布图或给出不同幅度的脉冲各自的计数率(见“γ谱仪”条)。对一般定量工作，单道脉冲高度分析器体积小，使用方便，价格便宜，已可满足要求。多道脉冲高度分析器主要用于需要对射线能量的分布作精密分析的场合。
计数装置 是将放射性粒子数目记录下来（这正是放射性测量的最终目的） 的装置。可分定标器和计数率仪两类。定标器是把输入的脉冲个数记录下来，然后把数字通过显示器（如数码管等）形象地显示出来，也可打印下来。在定标器中配有计时器，可以经预先设定的时间间隔后自动停止计数或者在达到预先设定的计数量后自动停止计数并显示所经时间量。这样就可以获得计数率的信息。比如已测得“计数/分”(cpm)，又已知探测器的效率，就可推算出“衰变/分”(dpm)。定标器当然也存在死时间（在此时间内对输入脉冲不能计数），但一般说来可以承受10⁵～10⁶cps的计数率。
计数率仪又称率表，它反映的是单位时间内的平均脉冲数，可用表头指示，也可通过记录仪（电子电位差计）或磁带等记录，描绘出计数率随时间的变化。它虽可立即测知任何时刻的计数率，但准确性不如定标器，多用于射线报警和污染监测及临床功能测定仪等。计数率计也可分线性和对数两种。前者的表头指示与输入脉冲平均计数率成正比，后者的表头指示与输入脉冲平均计数率的对数成正比，显然后者的量程可做得更大。
电源 放大器、甄别器等线路单元都需要一定规格的直流电源才能工作，对晶体管及集成元件组成的仪器来说，-24V～+24V的直流电源是最典型的。此外，气体电离、闪烁等探测器还必须配有外加直流高电压才能工作。产生这类直流高电压的电子学单元称为高压电源。在实验室仪器中，高压电源一般由交流电经变压、整流、稳压而制成。其输出电压的范围通常为500～3,000V。不同的探测器应选用不同的电压范围和电压稳定性。所谓电压的稳定性是指输入电压变化10%时输出电压（高压）的相对变化百分比。在一般核医学应用中，如仅用于计数，0.5%～1%的稳定性已足够； 但若用于能谱测量，则稳定性需提高1～2个数量级。在涉及到能谱测量时，高压电源的长时间稳定性也十分重要。
系统 以上所述的探测器和电子学单元都是分立单元。如果将这些分立单元按不同目的而进行有机组合，就成为一个系统，亦即完整可用的仪器。例如闪烁探测器同放大器、脉冲高度分析器、计数率仪（或定标器）、显示器及相应的高低压电源、驱动装置等互相搭配，就构成一部扫描机(见“扫描机”条)。