背散射成像系统的甄别级CZT探测器特性研究与应用

为设计适用于康普顿背散射成像系统,通过分析成像系统及CdZnTe探测器性能,并考虑到相应核电子学电路的噪声特性,设计了甄别级CdZnTe探测器,并设计了相应的低噪声电荷灵敏前置放大器和主放大器.在常温下,5mm×5mm×5mm的甄别级CdZnTe探测器与核电子学电路系统对于662 keV的137Cs源,其能量分辨率小于4%.     

甄别级CdZnTe探测器在康普顿散射成像系统中的应用研究

通过分析康普顿散射成像系统及CdZnTe探测器性能,并考虑到相应核电子学电路的噪声特性,设计了用于康普顿散射成像系统的甄别级CdZnTe探测器,并设计了与探测器相适应的低噪声小尺寸电荷灵敏前置放大器和主放大器。在常温下,5 mm×5 mm×5 mm的甄别级CdZnTe探测器与小尺寸核电子学电路系统对于662 keV的~(137)Cs源,其能量分辨率小于4%。     

半球型CdZnTe核辐射探测器的制备与性能

CdZnTe半导体核辐射探测器具有较高的探测效率和较好的能量分辨率,可方便地应用于X、γ射线的探测,在环境监测、工业无损检测等领域具有很好的应用前景.CdZnTe探测器有多种电极结构,其中半球型结构在国内鲜有研究.该工作制备了体积为8 mm×8 m×4mm的半球型CdZnTe探测器,经测试,在室温条件下,其漏电流为nA级,对未经准直的241Am(59.5 keV)、57Co(122 keV)、137Cs( 662keV)γ射线的分辨率(FWHM)分别为6.96％、5.66％、3.92％,在连续使用的条件下具有较好的稳定性.     

基于CdZnTe探测器的低噪声小尺寸电荷灵敏前置放大器的设计

通过分析CdZnTe半导体射线探测器的性能,并考虑到电荷灵敏放大器的噪声特性,设计了用于便携式探测器中的低噪声小尺寸电荷灵敏放大器.在常温下,3mm×7mm×3mm的CdZnTe探测器与小尺寸电荷灵敏前置放大器探测系统对于241Am d的59.5keVγ射线的能量分辨率为4.38%.     

用于卫星探测X、γ射线的大灵敏面积CdZnTe探测器的研发

CdZnTe(CZT)探测器不需要低温制冷就可在30～600keV较宽的能量范围内得到较好的空间和能量分辨,已成为研究宇宙空间X、γ射线场重要的探测器。本工作研究将4个甄别级10mm×10mm×5mmCZT平面探测器进行改制,并将其并联拼接成20mm×20mm×5mm较大面积的CZT探测器。经测试,大面积CZT探测器对¹²⁵I、²⁴¹Am、⁵⁷Co、¹³³Ba、¹³⁷Cs具有较好的能量线性响应,对¹³⁷Cs的662keVγ射线有较好的能量分辨。     

超纯P型硅探测器的制备和室温特性

本文主要叙述超纯P型硅探测器的制备和性能。应用浙江大学研制的超纯硅单晶制成50mm~2×1.5mm的Si(Hp)探测器,在室温10℃,对~(270)Bi 481.6keV和976keV内转换电子的能量分辨率分别为6.3keV和8.58keV;对~(137)Cs624keV内转换电子能量分辨率为7.1keV。     

硅PIN光敏二极管探测X、γ射线的性能及应用

介绍了硅PIN光敏二极管和电荷灵敏前放组成的X射线探测器和配合CsI(Tl)晶体构成的γ射线探测器的性能和测量结果,同时研究了光敏二极管探测器能量分辨率的温度特性。测量X射线时,在-10℃下对241Am的59.5keV射线的能量分辨率为4.8%;用PIN光敏二极管配合10mm×10mm×10mm的CsI(Tl)晶体测量γ射线时,在20℃下对137Cs0.662MeVγ射线的能量分辨率为9.9%,60Co的1.332MeVγ射线的能量分辨率为6.4%,-10℃下的能量分辨率分别为8.7%和6.3%。     

CdZnTe核辐射探测器的制备

本文简要介绍了采用国产碲锌镉(CdZnTe)单晶材料制备的CdznTe核辐射探测器工艺及测试结果.对α带电粒子Thc-c/(6.04MeV、8.78MeV)FWHM=2.O%、241 Am(5.486MeV)FWHM=2.3%,137Cs低能7(662keV)FWHM=9.7%和207Bi(1048.1keV、975.6keV)内转换电子所测定的能谱.     

CdZnTe像素探测器的制备与表征

本文采用CdZnTe单晶制成像素探测器,并对其能谱响应特性及均匀性进行了系统表征。通过I-V和能谱响应测试,测定了晶体的电阻率和载流子迁移率与寿命的积,并用红外透过显微成像观察了晶体内Te夹杂的分布特性。采用光刻、剥离和真空蒸镀技术,在CdZnTe晶片上制备了8×8的像素电极,用丝网印刷和贴片技术通过导电银胶实现像素电极与读出电路的准确连接,制备出CdZnTe像素探测器。对像素探测器的测试表明,-300V下单像素最大漏电流小于0.7nA,对241 Am 59.5keV的能量分辨率可达5.6%,优于平面探测器。进一步分析了晶体内Te夹杂等缺陷对探测器漏电流和能谱响应特性的影响规律,结果表明,Te夹杂的聚集会显著增加漏电流,并降低探测器的能量分辨率。     

BGO六棱柱探测元性能的研究

用~(54)Mn,~(57)Co,~(60)Co,~(22)Na和~(137)Cs源测量了BGO六棱柱探测元的能量线性,对662keV的γ射线能量分辨率为18％。两个BGO探测器间的符合时间分辨半宽度为6.9ns,BGO六棱柱与HPGe探器测间的时间分辨半宽度为8.3ns。     

GAGG:Ce探测器与NaI:TI探测器性能比较

研究了封装反射层材料对GAGG:Ce探测器光收集的影响,同时与Na I(TI)闪烁体探测器进行了详细的对比性实验,用137Cs、60Co标准源测量了γ能谱,对GAGG:Ce与Na I(TI)闪烁体探测器的温漂、能量线性及能量分辨率等性能指标重点进行了讨论。结果表明:GAGG:Ce探测器随温度漂移变化程度较大;能量线性好,线性相关度r为0.9999;对662 ke V的γ射线能量分辨率为7.8~8.0%。     

大面积高灵敏度编码相机探测器的设计与性能测试

编码孔径相机是一种定位放射性物质的设备,对丢失放射性物质的寻找以及监测具有重要的意义。为了满足编码孔径相机对核突发事故的污染区进行实时定位,并获得污染面积和污染程度等信息,采用大面积CsI(Tl)晶体阵列与光电倍增管(PhotoMultiplier Tube,PMT)阵列耦合的方式构建高灵敏度编码相机的探测器,以此提高探测效率并减少探测时间。该探测器由121根CsI(Tl)晶体构成11×11的阵列,每根晶体的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,通过光导与3×3的光电倍增管阵列耦合为一个探测器模块;由4个探测器模块组成2×2的阵列作为探头部件,采用自主设计的放大滤波成型以及单端转差分电路实现探测器信号的读出处理。通过测试发现,该探测器模块在662 keV的γ射线激发下,能很好地实现各个晶体条的位置分辨,且其平均能量分辨率为9.4%。测试结果表明:该探测器在位置分辨、能量分辨率、峰位一致性以及探测效率一致性等性能方面均能够满足高灵敏度编码相机成像的设计要求。     

PIN光敏二极管X射线探测器的性能与应用研究

介绍了PIN型光敏二极管和电荷灵敏前放组成的X射线探测器的性能和测量结果，并与CdZnTe探测器的能谱测量结果进行了比较，还研究了温度对光敏二极管能量分辨率的影响，25℃时，光敏二极管探测器对241Am的59．5keV峰的能量分辨率为7．6％，冷却到0℃后达到4．7％。     

惰性气体β-γ符合测量系统探测器能量及分辨率刻度

β-γ符合法是全面禁止核试验条约(CTBT)放射性核素核查中惰性气体氙测量的一种重要方法,探测器能量及分辨率刻度是其首要解决的关键技术。本工作详细介绍了β-γ符合测量系统NaI(Tl)闪烁体和塑料闪烁体探测器能量及分辨率刻度的方法和结果,采用γ放射性核素点源刻度NaI(Tl)γ射线能量及分辨率,利用137Cs661.66keVγ射线康普顿散射电子刻度塑料闪烁体β射线能量及分辨率,并与131Xem内转换电子刻度的β射线能量分辨率结果进行了比较。结果表明:用137Cs康普顿散射电子刻度塑料闪烁体β射线能量是一种简便可行的方法,但用其刻度的β射线分辨率比实际的大。     

一个同轴Ge(Li)探测器的快中子辐射损伤

实验结果表明:本文给出的探测器对快中子辐射损伤的灵敏度相当高。当累积中子通量为6.22×10~8cm~(-2)时,探测器对~(60)Co 1.33MeV γ射线的能量分辨(FWHM)大幅度变坏,为辐射损伤前的三倍;观察到了损伤后的能量分辨的瞬态变化现象;用~(137)C662keV的γ射线扫描技术从实验上再次证明了快中子辐射在探测器中产生空穴陷阱,导致能量分辨变坏。采用简单的净化漂移方法,能恢复损伤过的探测器的性能。     

同轴锗(锂)γ射线探测器

本文主要介绍用锂漂移方法制备单开端同轴锗(锂)[Ge(Li)]探测器的工艺及其主要性能的测试结果。试制成的探测器的灵敏体积为26—43厘米~3,封装在真空度为3×10~(-6)毫米汞柱的低温装置中,在液氮温度(77°K)下使用。典型样品乙-4-5-1的灵敏体积为26厘米~3,其工作偏压为1千伏,对~(137)Cs662千电子伏γ射线能量分辨率为2.8千电子伏,峰康比为14,对~(60)Co1.33兆电子伏γ射线能量分辨率为5.1千电子伏,峰康比为7.7。在25厘米处测得相对于3×3时NaI(Tl)的效率分别为4.2%和3.4%,绝对效率分别为0.47×10~(-4)和0.2×10~(-4)。     

γ射线旋转调制器成像系统的研制

可对硬X射线、γ射线等成像的旋转调制器(Rotating Modulator,RM)成像技术是一种探测效率高、能量范围宽、能量分辨能力高的技术,可满足核辐射监测中对高性能γ射线成像系统的需求。为此,研制了一台基于RM技术的γ射线成像系统样机。该样机主要包括一个由8条铅条组成的旋转准直器、7个NaI(Tl)探测器、步进电机和相应的读出及控制电路。样机视场角±14.6°,角度分辨率2°,在662 keV处能量分辨率为7%,对662 keVγ射线的探测效率达到22.2%。     

反符合屏蔽低本底Ge(Li)γ谱仪

本文报道了一台由Ge(Li)主探测器和环形NaI(Tl)反符合探测器组成的高灵敏度γ谱仪的结构、性能和应用。谱仪用交替的物质屏蔽和井形NaI(Tl)反符合屏蔽降低本底。Ge(Li)探测器的体积为78cm~3,对~(60)Co 的1332keVγ射线的分辨率为2.42keV,不加任何屏蔽时峰康比为36.4,相对效率为16%,对~(187)Cs 点源γ射线全能峰的探测效率为1.6%。本谱仪在不加和加反符合屏蔽时,对~(137)Cs 点源的峰康比分别为79和333;康普顿区积分抑制因子为3.67,康普顿端抑制因子为5.2;在50—2700keV 能量范围内,本底抑制因子为3.2。在物质屏蔽和反符合屏蔽条件下,在上面的能量范围内,谱仪本底为24cpm。对~(137)Cs 点源,当测量时间为1000min、置信水平为95%时,谱仪的最小探测限(判断限)为2.2×10~(-2)Bq(0.59pCi)。本谱仪主要用于分析测量环境样品和其他低水平放射性样品中发射γ射线的核素的含量。     

塑料闪烁体环探测器作反符合屏蔽的NaI(Tl)γ能谱仪

本文报告了一个用塑料闪烁体环探测器作反符合屏蔽的NaI(T_1)γ能谱仪的结构及主要性能。它采用Φ76×76mmNaI(Tl)晶体作为主探测器和符合探测器,以自制的Φ500×520mm塑料闪烁体作环探测器。在有无井型反符合屏蔽条件下,能量范围0.1—2MeV时,谱仪的积分本底比为2.8,对~(137)Csγ源的康普顿减弱因子(积分比)为2.5。当源位于晶体表面中心时,谱仪对~(137)Cs源的能量分辨率和全能峰效率分别为9.5％和8.4％。     

同轴型HPGe探测器研究成功

采用比利时Hoboken公司生产的HPGe单晶,我们研究成功了第一套同轴型HPGe探测器。经初步测试,其主要性能如下:探测器为双开端同轴;灵敏体积34cm~3(单晶?42mm×25mm,孔心直径8mm。);在1050伏偏压下,对1.33 MeVγ射线,能量分辨率为2.30 keV,脉冲产生器宽度为1.39 keV,