用蒙特卡罗方法研究塑料闪烁探测器厚度对测量H''''(0.07)能量响应的影响

本文采用蒙特卡罗模拟计算方法，研究了塑料闪烁体探测器在测量定向剂量当量H’(0．07)时，探测器入射窗、塑料闪烁体厚度对能量响应和角度响应的影响，讨论了产生能量响应的原因；考察了闪烁体内沉积能量、沉积能谱与电子入射能量的关系，可为脉冲幅度加权积分法测量H’(0．07)提供参考。     

硅光电管-闪烁体探测器γ谱仪研制

实验研制了硅光电管-闪烁体探测器γ谱仪。该γ谱仪用硅光电倍增管代替普通光电倍增管作为闪烁体探测器的光学读出端,配置闪烁体探测器,构成新型γ谱仪。测试结果表明:新型γ谱仪随温度漂移变化程度大;能量线性较好,线性相关度R为0.9987;配置LaBr_3:10%Ce~(3+)晶体,其能量分辨率为4.3%~4.9%;配置NaI(TI)晶体,其能量分辨率为8.4%。     

CsI(Tl)晶体的APD前端读出特性研究

雪崩光电二极管(Avalanche photodiode,APD)体积小、探测效率高、内置增益、对磁场不敏感,但其内置增益、输出脉冲信号的信噪比受偏置电压与温度影响明显。将APD作为Cs I(Tl)闪烁晶体的光电读出器件,并配以低噪声的电荷灵敏前置放大器,组成闪烁探测器的探头。在不同的偏置电压与温度下,测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。实测表明,偏置电压、温度将影响探测系统的能量分辨率,在室温且APD两端的偏置电压为370 V时,对能量为662 ke V的γ射线能量分辨率为4.98%;在-20-40oC内,能量分辨率随温度的降低而提高。     

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％。     

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。     

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%。     

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%。     

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。     

用蒙特卡罗方法研究塑料闪烁探测器厚度对测量H′(0.07)能量响应的影响

本文采用蒙特卡罗模拟计算方法,研究了塑料闪烁体探测器在测量定向剂量当量H′(0.07)时,探测器入射窗、塑料闪烁体厚度对能量响应和角度响应的影响,讨论了产生能量响应的原因;考察了闪烁体内沉积能量、沉积能谱与电子入射能量的关系,可为脉冲幅度加权积分法测量H′(0.07)提供参考。     

掺钇BaF2闪烁探测器性能研究

利用22Na放射源释放的β+湮没产生的0.511 MeVγ射线,研究了掺钇BaF_2(钇掺杂为1 at%,原子百分数)闪烁探测器的能量分辨和时间分辨性能。与BaF_2探测器对比实验结果表明:掺钇BaF_2晶体的快慢成分比(1:1.1)远高于BaF_2晶体的快慢成分比(1:5),掺钇BaF_2探测器的能量分辨率(38%)低于BaF_2探测器的能量分辨率(19%);在高强度γ射线环境下,掺钇BaF_2探测器的符合时间分辨率优于BaF_2探测器的时间分辨。分析发现:掺钇BaF_2晶体中慢成分信号的减少,缩短了探测器输出信号的时间宽度,有利于在探测高强度γ射线时减缓或消除探测器中高计数率时间信号的堆积现象,提高探测器的时间分辨能力。     

SiPM耦合LYSO晶体探测器的能量分辨和时间分辨

本文采用符合测量的方法研究了SENLE公司生产的型号为Micro FC-30035-SMT的Si PM光电转换器件耦合尺寸为3×3×10 mm的LYSO晶体组成的闪烁探测器的能量分辨率和时间分辨。该探测器测得22Na放射源能量为511 ke V光子的能量分辨率(FWHM)为16%,时间分辨达135 ps。     

闪烁体耦合SiPM测量γ能谱的模拟研究

硅光电倍增管(Silicon photomultiplier,SiPM)是一种新型的光电探测器件,由工作在盖革模式下的雪崩二极管阵列组成。利用GEANT4蒙特卡罗软件包对LaBr_3:10%Ce~(3+)、Na I(TI)闪烁晶体耦合SiPM测量γ射线能谱进行了细致的模拟,通过单色光LED光源照射SiPM,得到SiPM自身暗电流噪声经电子学放大后,与集成的盖革雪崩二极管之间的间隙引起吸收光子涨落对能谱的展宽。对模拟得到的662 keVγ射线能量分辨率进行修正,最后与实验结果对比能够很好地符合,还得到了一组对应闪烁晶体本征能量分辨率的程序参数Pr,s。结果验证了模拟程序设置的闪烁晶体与封装材料光学参数的合理性与可靠性,为闪烁体探测器设计提供了一套开发工具。     

便携式γ能谱仪闪烁探头改进设计及性能研究

为满足当前便携式γ能谱仪对高性能闪烁探头的需要,本文提出了采用CsI(Tl)晶体耦合雪崩光电二极管的方式代替NaI(Tl)晶体耦合光电倍增管以构成新的闪烁探测器,并设计了低噪声电荷灵敏放大器作为探测器读出电路。根据唯一变量原则分别测试了能量分辨率随温度与偏压的变化规律,并对多种放射源的γ射线进行能谱响应实验。实验结果表明：当温度为23 ℃且偏压为370 V时,该闪烁探头对¹³⁷Cs、²²⁶Ra、⁶⁰Co和¹⁵²Eu源的γ射线具备优异的能谱响应特性,其中,对¹³⁷Cs源的γ射线能量分辨率可达4.98%,输出信号信噪比可达21∶1,上升时间为80 ns。可见,改进后的闪烁探头的性能有大幅提升,具备能量分辨率更佳、体积更小、抗机械性能与适用性更强等优点。     

LaBr_3(Ce)闪烁体APD前端读出设计

本文以雪崩光电二极管为小体积Labr_3(Ce)闪烁体的光电读出器件,并设计低噪声电荷灵敏前置放大器与雪崩光电二极管进行匹配组成完整前端探头,可应用于便携式小体积能谱仪中。雪崩光电二极管的增益、暗电流和结电容易受两端偏置电压影响,而这些特性的变化将影响能谱的读出效果。为此在不同的偏置电压下,测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。当偏置电压为380 V时,对能量为662 keV的γ射线的最佳能量分辨为3.97%。     

Pulse Height Dependence on Source Position in a Closed-End Coaxial Hyper-Pure Germanium Gamma-Ray Detector

The source position effect on peak center pulse height has been investigated on a 67cm3 closed-end coaxial hyper-pure germanium gamma-ray spectrometer. When a Na-22 source was moved on the axis of the detector, the peak center energy of 1274keV gamma-rays started to decrease at 20cm and a 44eV lower pulse height was observed at 1.5cm in front of the detector. The peak center energy did not change for moving the Na-22 source on a line(B) drawn through the detector center and perpendicular to the axis. The peak center energies observed for the source positions on the axis were lower than those observed on the line B, and the difference at 100cm distance was 15eV. This dependence is similar to that observed in a 73.2cm3 closed-end coaxial Ge(Li) detector reported by K. Shizuma, et al(JAERI-M 6497 (March 1976)). The shaping time of the main amplifier was 2?sec. The amount of the decrease in the pulse height at 1.5cm source-to-detector distance became smaller as the shaping time of the amplifier increased; the decrease was 178, 44, 24, and 10eV for the shaping time of 1, 2, 4, and 8?sec, respectively. The risetimes of the pulses were found to depend on the source position; the average risetime increased from 108nsec to 126nsec when the source moved from 30cm to 1.5cm in front of the detector. It is concluded that the risetime dependence on the source position is one of the origins which result in the pulse height dependence on the source position.     

NaI:TI与LaBr_3:Ce~(3+)闪烁体探测器能量分辨的GEANT4模拟

闪烁体探测器γ能谱测量中,闪烁光子的产生、传输及光电器件收集、倍增均对能谱的分辨有巨大影响。为了精确模拟闪烁体探测器的能量分辨,采用蒙特卡洛模拟软件GEANT4建立了一套模型,分别对Na I(TI),LaBr_3:0.5%Ce~(3+)闪烁体探测器测量能量为662 ke V的γ射线能谱进行模拟,获得的结果与实验测试结果能够很好的符合,验证了建立模型合理性与可靠性,为闪烁体的设计提供了一套更精确的开发工具。     

基于LaBr_3:Ce探测器的~(241)Am-Be中子源测井研究

针对国内中子测井所使用探测器探测效率不能满足实际应用的情况,采用~(241)Am-Be中子源和LaBr_3:Ce探测器在中石油公司一个放射性同位素中子测试井中对H、C、Fe等几种地壳元素进行了测量,并与现今测井常用的锗酸铋(Bismuth Germanium Oxide,BGO)探测器进行对比测量。测得的能谱结果对比发现,进行地壳元素测量时LaBr_3:Ce探测器比BGO探测器具有更高的能量分辨率,并且在相同外部测试条件下BGO探测器探测到Fe峰非常微弱。因此将LaBr_3:Ce探测器进一步应用到测井中的市场前景广阔。