前面多篇介绍了各种闪烁体以及PMT的工作原理。这两者耦合以后，再配以电子学仪器，就成为闪烁体探测器。
闪烁探测器在核辐射探测中是应用最广泛的一种探测器，其应用可以归结为四类：能谱测量、强度测量、时间测量、剂量测量，其中的剂量测量是强度和能量测量的结合。
根据射线的不同，闪烁探测器的主要应用又可以分成三类：γ射线测量、带电粒子测量以及中子测量。
一，γ射线测量
闪烁探测器是探测γ射线及其能量的应用最广泛的探测器。γ射线与闪烁体通过光电效应、康普顿效应和电子对效应产生次级带电粒子而被探测记录。所以即使是单能γ射线，测得的能谱也不是简单的单能峰，而是除了单能峰以外还有连续谱的复杂谱。咱们常用的γ能谱有137Cs、22Na以及60Co能谱，如下图所示：
1， 全能峰
γ射线与闪烁体发生光电效应时，从K壳层打出光电子，其能量为Ee=Eγ-Ek，Ek为K壳层电子的结合能。此时，K壳层的空穴被外层电子填补，把能量Ek以X射线形式辐射出来。由于X射线能量很低，光电效应截面很大，其能量几乎全部转换为光电子能量而叠加到Ee上。所以光电效应最终的输出脉冲幅度就直接代表了γ射线的能量，贡献为全能峰。
当γ射线能量大于电子对效应的阈能时，产生正负电子对。正电子在闪烁体内损失能量，湮灭成两个511KeV的光子。如果两个光子全部被吸收，得到的脉冲总能量贡献为全能峰。
在康普顿效应中，γ光子把部分能量传递给次级电子，而自身被散射。散射光子要么逃逸出晶体，要么在晶体内部产生次级光电效应和康普顿效应。若在晶体中测得的所有次级效应产生的光电子和康普顿反冲电子能量，则其与首次康普顿效应产生的反冲电子能量之和依然等于入射γ射线能量，也贡献为全能峰。若散射光子逃逸出晶体，则测得反冲电子能谱。
所以全能峰响应的能量精确等于γ射线能量，为了增加全能峰的比重，减少逃逸现象，可以增大晶体的尺寸。
2， 康普顿连续谱
康普顿连续谱由康普顿效应形成，被散射的γ光子逃逸出晶体，反冲电子被记录。反冲电子能量为：
当θ=0时，Ee=0；当θ=180°时：
此时，反冲电子能量最大。可见反冲电子能量从0到最大值连续分布，分布比较平缓，故称为康普顿平台。另外，康普顿连续谱仅在反冲电子能量最大处有个不显著的峰，称为康普顿边限。
一个γ射线能谱，希望康普顿连续谱所占的比例越小越好，全能峰越突出越好。咱们常用峰总比和峰康比来描述能谱的性质。
1） 峰总比：定义为全能峰下面积(即计数之和)与总面积之比。探测器介质原子序数越大，灵敏体积越大，峰总比越大，全能峰越高。
2） 峰康比：定义全能峰最高计数与康普顿连续谱较平坦区域的平均计数之比。峰康比越大，全能峰越高。峰康比是由能量分辨率和峰总比决定的。选择原子序数大、灵敏体积大的探测器，其能量分辨率越好，全能峰越窄越高，峰康比越大。
3， 反散射峰
有些γ射线打在放射源的衬托物上或探测器周围的物质上，由于康普顿效应产生散射光子。当散射角为90°~180°时，散射光子进入探测器被吸收，形成不大的反散射峰，叠加在康普顿连续谱上。反散射峰位一般在200KeV左右，为了减少反散射峰，应该减少源与探测器周围的物质。
4， 逃逸峰
逃逸峰是由次级效应产生的电子、X射线和湮灭光子逃逸出探测器造成的。
1） X射线逃逸峰
在光电效应打出K层电子后，原子的激发能以X射线形式释放。如果X射线逃出探测器，这部分能量被带走了，探测器探测到的光电子能量则少于全能峰能量。由于X射线能量往往在20KeV左右，所以对于能量分辨率高的探测器，往往能观察到全能峰的低能附近还有一个峰。但是由于闪烁体探测器分辨率不高，所以一般分辨不出来这两个峰，它们会贡献在一个峰里，会使全能峰不对称，高能端下降快，低能端下降慢。
2） 次级电子逃逸峰
光电效应、康普顿效应和电子对效应的次级电子若逃逸出探测器，产生的脉冲是连续分布的，从0到最大值都有，并增加连续谱的成分，使全能峰不对称。
3） 湮灭光子逃逸峰
在电子对效应中，正电子与原子核外轨道电子湮灭产生两个γ光子。若一个光子逃逸出探测器，则探测到的能量比全能峰少511KeV，称作单逃逸峰。若两个光子都逃逸出探测器，则称为双逃逸峰。增大探测器的尺寸可以减少逃逸现象。
5， 叠加峰
当两个γ光子同时进入探测器时所产生的叠加效应会形成叠加峰。这种叠加效应对于级联发射的γ射线产生的概率很大，当放射源较强和探测器灵敏体积较大时所产生的概率也大。例如60Co的1.17MeV和1.33MeV的两个光子，有可能被同时探测并形成2.5MeV的叠加峰。
6， X射线峰
有许多γ放射源有一定的概率会释放低能X射线。例如137Cs放射源在γ衰变时会有9.6%的概率发射X射线，这样在137Cs的γ射线能谱的最左边低能端会产生X射线峰。
此外，γ射线打在探测器周围物质上，也会产生一部分X射线，这些射线进入探测器就会在低能端产生X射线峰。例如，通常用铅屏蔽的放射源，如果射线打到铅上就会产生铅的特征X射线(88KeV)，叠加在γ射线能谱的低能端。
二，带电粒子测量
由于闪烁体探测器对带电粒子的能量分辨率较差，所以电子、质子、重带电粒子的能量测量大多数用磁谱仪和半导体探测器，但是测量计数、强度、通量、时间、位置等还是常用闪烁体探测器。
测量低能电子常用塑料和液体闪烁体，特别是极低能和弱β放射性测量，使用液体闪烁体非常有利，可以把放射性物质均匀的溶于液体闪烁体中形成无死角、无窗的测量，大大提高探测效率。
探测α粒子和其他重离子常用ZnS(Ag)闪烁体。
三，中子测量
闪烁体探测器用于中子测量具有效率高、时间响应快等优点。但是闪烁体对γ射线非常灵敏，在制造中子探测器时必须考虑有效降低γ本底问题。
最常用的慢中子探测器是ZnS(Ag)加B做成的很薄的薄片，中子与B核反应产生的α粒子在探测器内损耗大部分能量，脉冲幅度很大，而γ射线产生的电子射程较长，在探测器内损失能量很少，脉冲相应小得多，很容易把γ甄别出来。但这种探测器探测中子效率较低，仅10%左右。若用锂玻璃、含B的液体闪烁体探测慢中子，则有较高的探测效率。
测量快中子常用ZnS(Ag)加有机玻璃粉热压做成快中子屏、有机闪烁体和液体闪烁体。有机闪烁体含有大量的氢元素，有利于快中子的探测。但是它们对电子和γ射线也很灵敏，只有在γ本底很小，中子能量远大于γ能量的情况下，或者采用脉冲形状甄别方法，才能用于中子探测。
参考文献：
[1]原子核物理实验方法
[2]粒子探测技术及数据获取
[3]核电子学
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