MCNP模拟HP-Ge探测器效率刻度曲线

利用MCNP模拟得到了某型HP-Ge探测器对一系列不同能量γ射线的响应能谱,根据响应能谱得到了相应的全能峰探测效率,在此基础上对探测器效率刻度曲线进行了模拟,可为HP-Ge探测器的设计和使用提供参考和依据。模拟结果表明:探测器对低能γ射线(60~300 keV)探测效率较高,随着能量的增加其效率逐渐减小;对能量在160 keV~1.8 MeV范围的γ射线,探测器效率与射线能量在双对数坐标中的关系为一条直线。     

海洋γ谱连续监测方法模拟

通过蒙特卡罗程序MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)建立了海洋γ谱连续监测的测量模型,模拟计算不同能量γ射线在海水中的衰减情况和有效探测距离。根据我国近岸海域海水中天然放射性核素活性浓度,模拟得到不同晶体尺寸NaI探测器连续监测的本底谱,分析能量分辨率对全能峰本底计数率的影响并探讨了影响NaI探测器能量分辨率的因素。最后针对我国核电厂周围海域中重点关注的人工放射性核素,并假设不同尺寸NaI晶体在能量662 keV处分辨率保持7.0%不变的条件下,分别计算了不同尺寸NaI晶体探测器在海洋γ谱连续监测中的探测效率、本底计数率和最小可探测活性浓度等技术参数。模拟结果为海洋或其它水体中γ谱连续监测方法的应用提供技术参考。     

φ76mm×100mm BGO闪烁探测器在20 MeV以下能区的能量响应

用上海硅酸盐所提供的φ76mm×100mm BGO晶体制作γ闪烁探测器、用来探测???离子核反应中放出的10-100 MeV的γ射线,该探测器对~?Cs的0.661 MeV γ射线的?????14.2%。在加速器上用若干(p,γ)反应产生的单能光子测试探测器的能量响应,通过细致的数?拟合得到该探测器在20 MeV以下能区的能量响应和全能峰能量分辨率。对17.65 MeVγ射线。探测器的能量分辨率为4.1%。     

CsI(Tl)探测器对γ射线探测参数的MC模拟

介绍了MC法模拟CsI(Tl)探测器对γ射线探测参数的实验研究。实验采用MC程序包Geant4,分别模拟了Cs I(Tl)探测器探测对不同能量的γ射线点源的探测效率、峰总比和能量分辨率。实验中将模拟值与实测值进行了对比,获得了较好的一致性。实验结果表明:MC法可为Cs I(Tl)探测器性能研究提供参考数据和设计方法。     

溴化镧探测器效率刻度与晶体表征

利用三种不同的放射性标准点源对溴化镧探测器的能量与道址关系曲线、能量与半高宽、全能峰探测效率曲线进行了实验研究;然后利用蒙特卡罗方法和实验探测效率曲线对溴化镧探测器的尺寸进行了表征,建立计算模型。根据计算模型,模拟计算在不同位置、能量区间在100~1 500 keV范围内的γ射线的全能峰探测效率。模拟结果与实验结果的相对偏差绝大部分处于±5%以内,说明计算模型是准确可靠的。     

用于XTES的铋吸收体对单色X射线的响应研究

超导转变边缘探测器(TES)是目前为止已知的具有最佳的能量分辨率的X射线探测器。金属Bi因其具有较好的X射线吸收率和低比热容而被广泛用于XTES的吸收体。通过电镀的方法制备了一种由Bi构成的XTES吸收体薄膜,使用Ti和Au作为导电层在Si上提供电流通路。研究了电镀法制备Bi金属XTES吸收体对单能X射线的吸收效率,使用高纯锗探测器测量通过吸收材料前后的单能X射线光子数,以全能峰面积衡量不同厚度电镀Bi吸收体对单能X射线的吸收效率。研究结果对促进先进探测器的国产化具有重要意义。     

LaBr_3:Ce(5%)闪烁探测器的MC研究

近年来一种采用LaBr3:Ce晶体的闪烁探测器被研发出来,这种新型探测器比NaI(Tl)探测器具有更高的能量分辨率,在662 keV大约为3%。利用蒙特卡罗通用程序MCNP4C分别模拟计算了LaBr3:Ce晶体和NaI(Tl)晶体的γ能谱,模拟能谱与相应的实验测量能谱符合很好。研究还发现晶体尺寸大小对能量分辨率没有影响,能量分辨率不随晶体体积的增加而提高。同样晶体尺寸下通过模拟探测不同入射能量γ射线的峰总比R(E)计算值与NaI(Tl)晶体的模拟值和实验值比较发现,LaBr3:Ce晶体对中高能量γ射线的探测效率较高,而在较低能量时探测效率低于NaI(Tl)晶体。     

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。     

脉冲中子全能谱测井闪烁探测器响应特性的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究NaI和BGO晶体探测器对不同γ射线的响应。模拟结果表明,BGO晶体的光电峰和第一逃逸峰对计数贡献大,而NaI晶体的逃逸峰贡献大。对于井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层,模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的非弹性散射γ射线响应能谱,采用不同能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器比NaI晶体探测器测量的C/O（C与O的元素含量比）差值大,但受尺寸的影响不大;采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值比NaI的大得多,且随尺寸的增加差值增大;能量道的漂移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小。     

医疗场所空气中碘-131在线探测系统模拟设计

为了实现无富集条件下对碘-131的快速精准测量,提出了针对医疗场所空气中碘-131的γ、β联合测量方法。通过Geant4建立探测系统模型,模拟研究探测系统对碘-131释放的β粒子和γ射线进行探测,其中NaI探测器和塑料闪烁体探测器分别实现对γ射线和β射线的测量。模拟计算表明,探测系统获取的γ全能峰计数、β计数与碘-131浓度之间存在线性关系。系统可首先通过获取γ能谱分析碘-131特征峰实现碘-131识别,利用γ射线全能峰计数与β射线计数之间的线性关系确定β射线贡献是否仅来自于碘-131,然后利用β射线的高探测效率进行快速测量。模拟计算探测系统测量1 h,其双3英寸NaI探测器的探测效率为1.7%,其MDC可达到19.59 Bq/m³,其塑闪探测器的探测效率为36%,MDC为7.93 Bq/m³,均显著低于38.50 Bq/m³。基于γ全能峰计数和β计数的联合计算公式计算的碘-131的浓度,相对误差≤0.6%。提出的探测系统充分利用了β射线探测效率高和γ能谱能量识别能力强的优点,通过γ能谱全能峰计数和β计数测量可实现碘-1...     

用不同能量γ光子全能峰相对效率曲线和KCl测定24Na活度方法的研究

研究了利用NaI(φ76 mm×76 mm)探测器不同能量γ光子的全能峰相对效率曲线和分析纯KCl测量水溶液中24Na活度的方法.所谓相对效率是指不同能量对某一能量全能峰计数效率的归一值.这种方法不需要用活度精确已知的任何核素的标准溶液进行刻度.相对效率曲线的建立是将不同能量γ光子的相对效率与能量E的关系用最小二乘法拟合成一个函数f(E)=A+BE+CE2+DE3+UE4.这些γ能量(以MeV为单位)包括56Mn的0.8468、1.8108、2.113,27Mg的0.8438、1.0144,82Br的1.0439、1.3175、1.4748,以及38Cl的1.6422和2.1676.放射性核素都是利用一个约为130μg的252Cf中子源活化产生.本方法的原理可用于非24Na其他放射性核素溶液的活度测量,并且更适合于Ge探测器.当用Ge探测器时,仅用82Br的各种γ光子能量就能确定全能峰相对效率曲线.     

高纯锗探测器的效率刻度

探测效率是高纯锗谱仪的重要性能指标,探测器的效率刻度具有重要的意义。针对新购置的高纯锗谱议,采用多线法和距离变换相结合的实验方法,刻度了高纯锗探测器在不同源距下的全能峰效率曲线,并利用厂家提供的探头结构尺寸,采用MCNP5程序模拟计算了该探测器对不同能量γ射线的全能峰效率。将模拟计算效率和实验效率进行对比,模拟计算的全能峰效率和实验测定的全能峰效率具有一定偏差,经分析偏差主要原因是探测器内部结构尺寸不够精确,通过调节死层厚度和冷指尺寸,使得模拟计算效率和实验效率很好符合。     

用不同能量γ光子全能峰相对效率曲线和KCI测定^24Na活度方法的研究

研究了利用NaI(φ76 mm×76 mm)探测器不同能量γ光子的全能峰相对效率曲线和分析纯KCl测量水溶液中24Na活度的方法.所谓相对效率是指不同能量对某一能量全能峰计数效率的归一值.这种方法不需要用活度精确已知的任何核素的标准溶液进行刻度.相对效率曲线的建立是将不同能量γ光子的相对效率与能量E的关系用最小二乘法拟合成一个函数f(E)=A+BE+CE2+DE3+UE4.这些γ能量(以MeV为单位)包括56Mn的0.8468、1.8108、2.113,27Mg的0.8438、1.0144,82Br的1.0439、1.3175、1.4748,以及38Cl的1.6422和2.1676.放射性核素都是利用一个约为130μg的252Cf中子源活化产生.本方法的原理可用于非24Na其他放射性核素溶液的活度测量,并且更适合于Ge探测器.当用Ge探测器时,仅用82Br的各种γ光子能量就能确定全能峰相对效率曲线.     

γ探测器水下就地测量比计数率及有效探测距离MC计算

选取¹³¹I、¹³⁷Cs、⁴⁰K、²⁰⁸Tl等核素所发射的不同能量的γ射线,通过MC模拟,获得三种闪烁探测器在就地测量时获取的水体中放射性核素的γ能谱。以此为基础获取其全能峰比计数率随测量水体半径变化的情况,最终获得比计数率饱和值及有效探测距离随射线能量的变化趋势,并得到闪烁探测器用于海洋放射性污染监测时的布放深度。通过MC模拟获得多种闪烁探测器对不同放射性核素的比计数率及有效探测距离,为海洋放射性监测提供参考。     

蒙特卡罗模拟确定HPGe探测器点源效率函数及参数

在探测器晶体体积一定的情况下,HPGe探测器点源效率主要由γ射线能量、角度和探测距决定。利用极坐标对点源进行空间定位,试验测试了不同角度和探测距条件下137Cs和60Co点源的γ能谱,同时采用MCNP程序模拟计算HPGe探测器不同角度与探测距条件下γ点源效率,并与实验值进行对比和校正。结果表明,探测角度在0-9π/24,γ点源效率模拟值与实验值之间全能峰净计数的相对偏差均在8%以内。最后对γ点源效率模拟值进行多元非线性回归,确定了在特征γ射线能量下,以角度和探测距为因变量的点源效率函数及其参数。     

γ谱仪中CdZnTe探测器的峰形拟合

峰形拟合在核能谱解析中具有重要而广泛的应用.针对新型CdZnTe探测器全能峰具有显著低能尾巴的峰形特点.在讨论CdZnTe探测器不同拟合算法基础上,采用高斯函数和指数函数的GAMANAL模型模拟了CdZnTe探测器的γ全能峰,并通过对59～661keV能量范围内各种核素峰形采集与拟合的实验研究,得到了CdZnTe探测器的峰形参数随能量变化的曲线,同时对其他不同的算法模型峰形参数的差异进行了比较,检验了峰形参数的在谱分析中的应用效果.     

基于蒙特卡罗方法模拟计算CZT探测器的γ能谱

在了解CZT探测器结构的基础上,用蒙特卡罗程序MCNP对探测器中光子输运过程进行模拟计算,得到光子在探测器中沉积能量的大小及位置信息.编程读取这些信息并计算出γ射线能谱.考虑到所用探测器的实际情况,提出了一个简化的海克公式计算电荷收集效率,对法诺因子及噪声的影响进行了展宽处理.计算得到的γ能谱与实验谱基本一致,全能峰的峰位和低能尾迹得到较好地模拟.     

高纯锗探测器无源效率刻度的锗晶体尺寸自动调整方法

本发明涉及辐射测量技术领域,具体涉及一种用于高纯锗探测器无源效率刻度的锗晶体尺寸自动调整方法。该方法在一个测量位置处获得多个不同E能量的γ射线全能峰探测效率测量值,然后依据探测产品说明书中晶体的原始尺寸,进行蒙特卡罗模拟计算,获得相应的各E能量γ射线全能峰探测效率计算值;对效率计算值与测量值进行误差分析,通过蒙特卡罗计算获得当前晶体尺寸下,晶体尺寸T、R和L对E能量γ射线的效率影响公式;设定计算效率期望改变百分比,建立方程组,求解获得新晶体尺寸,如此循环得到最终结果。本发明可以自动、快速、准确地确定高纯锗晶体及其灵敏区尺寸,从而为高纯锗探测器实现快速蒙特卡罗无源效率刻度提供了有效保证。     

NaI(TI)探测器晶体体积对主要性能影响研究

使用~(137)Cs、~(60)Co和~(22)Na三种点射线源,分别探讨了由不同体积闪烁晶体组成的探测器对不同能量γ射线的峰效率、能谱响应及有效中心的影响。实验结果表明:随着闪烁晶体体积的不同,不同能量γ能谱光电峰的峰位及其能量分辨率都发生了变化。还发现探测器有效中心点的位置依赖于闪烁晶体的体积,其峰效率的倒数与探测器有效距离平方成反比。此实验结果可为改善不同体积NaI(Tl)闪烁探测器的能谱响应和高精度测量提供参考。     

同轴HPGe探测器的全能峰效率测量及效率曲线斜率的经验公式

采用~(60)Co和~(152)Eu放射源,测定了灵敏体积为31.6,118.0和221.0cm~8的同轴HPGe探测器的全能峰绝对效率与121.8—1408keV能区内γ射线的能量关系,并用最小二乘法对效率曲线进行了较好的拟合。在极大的灵敏体积范围内,验证了锗探测器效率曲线斜率与其灵敏体积关系的经验公式:S=alogV+b,采用本公式可在小于3％的相对误差范围内,对已知灵敏体积的同轴HPGe探测器的全能峰效率随γ射线能量的变化作出估价。