一套低本底反康普顿HPGe γ谱仪十年运行回顾

介绍了一套低本底反康普顿高纯锗(HPGe)γ谱仪系统的基本组成、工作原理和主要技术指标,回顾了谱仪运行十年来主要指标的变化情况,介绍了10年来基于该谱仪所开展的主要工作和取得的重要成果,展望了谱仪广阔的应用前景.     

HPGe低本底反康普顿γ谱仪

本文报道了以ＨＰＧｅ为主探测器的低本底反康普顿γ谱仪，该谱仪以环形和圆柱形ＮａＩ（ＴＩ）组成阱型反符合屏蔽探测器，以钢，铅及不锈钢等材料组成复合结构屏蔽室。对＾４０Ｃｏ１３３２．５ｋｅＶγ射线，ＨＰＧｅ主探测器能量分辨率为１．８６ｋｅＶ，相对效率为３８％，在阱型反符合屏蔽条件下，谱仪对＾１３７Ｃｓ点状薄膜源测得康普顿抑制系数为４．４；峰康比为８７０：１；５０￣２０００ｋｅＶ能区内每ｍｉｎ积分本底为     

低本底反康普顿HPGe γ谱仪的调试

本文报道的低本底反康普顿ＨＰＧｅγ谱仪．ＨＰＧｅ探测器对￣（６０）Ｃｏ的１３３２ｋｅｖγ射线的相对探测效率为３８．３％．能量分辨率为１．７７ｋｅＶ。在阱型反符合屏蔽下．对放在探测器端面的￣（１３７）Ｃｓ点状薄膜源的峰康比可达６８５．８：１；测量时间１００ｍｉｎ．置信度９５％时．￣（１３７）Ｃｓ点源的最小判断限为１．１２ｘ１Ｏ￣（－４）Ｂｑ。在物质屏蔽和阶型反符合屏蔽下，在５０～２１５２．８ｋｅＶ能区的积分本底为０．３４３ｓ￣（－１）。与无反符合屏蔽时相比，压缩系数大于４．５．对￣（１５２）Ｅｕ体源，谱仪积分非线性为０．０２７％。     

低本底反康普顿HPGeγ谱仪能量分辨率影响因素分析

简述了低本底反康普顿HPGe(高纯锗)γ谱仪系统构成与工作原理,主要分析了影响系统能量分辨率技术指标的诸因素,提出了系统最佳配置原则,为购置、安装及调试系统提供了决策依据.     

HPGe低本底反康普顿γ谱仪

鉴于短链异羟肟酸作为良好的络合剂应用于Purex流程的可能性，本工作用pH滴定法研究了AHA、FHA和N-FHA与UO2^2 的配合稳定性。室温(约24℃)下，首先测得几种异羟肟酸的离解常数(pKa)分别为：AHA，9．47(9．49)；FHA，8．74(8．90)；N-FHA，7．92。然后根据它们的离解常数求出不同离了强度下与UO2^2 形成的配合物逐级稳定常数lgβ1、lgβ2(表1)。     

一套低本底反康普顿HPGeγ谱仪系统积分本底的实验研究

本文对一套低本底反康普顿HPGeγ谱仪系统的积分本底进行了实验研究,测量了谱仪系统在无屏蔽、屏蔽室以及屏蔽室加反符合三种条件下的积分本底.结果表明,谱仪系统积分本底主要来源于康普顿连续坪区和40K核素1460keVγ射线全能峰.实验确定了40K主要来自NaI (Tl)环探测器的六个光导玻璃窗及光电倍增管,两者所含40K总的放射性活度约为612Bq.     

一台低本底反符合γ谱仪本底主要来源的确定

放射性核素＾４０Ｋ是我们已经研制成功的ＨＰＧｅ低本底反符合γ谱仪本底的主要来源,本文介绍确定＾４０Ｋ来源的方法及其结果,结果表明,＾４０Ｋ本底主要来自自由北京核核仪器厂的ＳＴ１０５型ＮａＩ（Ｔｌ）环探测器所使用的６个光导玻璃窗,其钾含量１５．８％,所含＾４０Ｋ总的放射性活度约为９１０Ｂｑ,同时指出了为进一步降低仪本底所应采取的措施。     

一台反康普顿HPGe γ谱仪的性能改造和应用

主要描述了一台反康普顿HPGeγ谱仪系统改造前后的结构和性能。由于原有系统的积分本底偏高．在对它进行性能测试、本底来源分析之后．采取了改造屏蔽室．更换低本底主探测器等措施。通过细致的调试．测试了主要性能指标。积分本底(能区50～2000keV)由原67min^-1(主探测器相对探测效率为40％)降至约20min^-1(主探测器相对探测效率为50%)。标定了滤材样品的探测效率曲线．计算了大气气溶胶取样样品中^140Ba核素的最低可探测浓度(MDC)。在大气中^212Pb浓度约0．3Bq／m^3时．^140Ba的MDC可达10．Bq／m^3。     

反符合屏蔽γ谱仪中宇宙线辐射本底的减弱

低水平放射性测量的重要条件,要求探测器的本底较小。在实验室里,本底来源可分为三个方面:探测器及其邻近屏蔽材料的污染;实验室周围环境的射线;宇宙射线。本底要最小,就必须尽力降低这三方面的影响。本工作除在前二者作了努力外,特别在压低宇宙射线本底方面作了细致观察和处理。结果,使得该谱仪的本底成为当前同类谱仪中最低的一个,达到8.7±0.1个/min(100-2000 keV能区)。     

两套低本底反康普顿HPGeγ谱仪技术指标的比较

以对比的手法介绍了两套结构相同的低本底反康普顿高纯锗γ谱仪在技术指标,性能上的差别,并通过详实的实验数据,对谱仪处在不同工作状态时的康普顿散射抑制效果作了细致的比较,分析了影响提高峰康比的主要因素。     

环境样品中铀丰度的HPGe γ谱仪测量方法研究

本工作研究反康普顿HPGe γ谱仪测量各种环境样品（包括土壤、水、擦拭以及气溶胶样品）中铀丰度的方法。并计算得到本谱仪测量擦拭样品、土壤（质量为325g）和水样（200mL）中。^235U的探测下限分别为0．02Bq、0．097Bq／kg和0．122Bq／kg。     

HPGe γ谱仪和峰法测量139Ce活度

采用对低能X射线具有高探测效率和高分辨率的HPGe探测器,用和峰法测量了139Ce溶液的比活度,测量的结果为762.9(1±0.5%)Bq/mg,,国内比对推荐值为765.9(1±0.6%)Bq/mg,二者在不确定度范围内符合得很好.     

一套反宇宙射线HPGe γ谱仪系统的建立

放射性核素监测是全面禁止核试验条约(CTBT)国际监测系统(IMS)4种监测手段之一。针对放射性核素样品活度低的特点,研制了一套反宇宙射线HPGe γ谱仪系统。相对于原始的γ能谱,在15～2 700 keV能量范围内,反符合方法使全谱积分本底降低为原始谱的1/8,提高了对放射性核素的监测灵敏度。使用该系统对气溶胶样品测量7 d,¹⁴⁰Ba的最小可探测活度为10 mBq,达到了全面禁止核试验条约对核素实验室核准认证的技术要求。这不仅在CTBT放射性核素核查工作中具有重要意义,在辐射环境监测中也具有重要的应用前景。     

用反符合和热中子屏蔽降低γ谱仪本底

新建的一台反宇宙射线低本底HPGeγ谱仪,在物质屏蔽的基础上采用反符合和热中子屏蔽联合方法,实验研究次级宇宙射线μ子和中子产生的本底。结果表明,反符合屏蔽(塑料闪烁探测器)能大幅度降低μ子产生的本底,还能有效抑制快中子与锗晶体和屏蔽材料非弹性散射引起的本底,100-2000keV能区反符合积分本底抑制系数可达8倍。热中子屏蔽(镉吸收片)的加入可明显降低锗晶体和屏蔽材料热中子俘获产生的本底,使511keV正电子湮灭峰本底的抑制系数由5.8倍提高到20.7倍,100-2000keV反符合积分本底抑制系提高到13.2倍。     

采用联反符合计数系统的康普顿抑制γ谱仪

本文介绍的用于低本底γ测量的小型康普顿抑制谱仪采用并联取样反符合计数系统，同时具有简单有效的物质屏蔽和数据自动采集和分析功能，在阱型反符合屏蔽条件下，谱仪对置于ＮａＩ（Ｔｌ）主探测器上方３．５ｃｍ处的＾１３７Ｃｓ薄膜源的探测灵敏度为７４．３７Ｐａ；在５０－２０００ＫｅＶ能区的积分本底为１５ｍｉｎ＾－１，与无反符合屏蔽时相比降低了６１．５％。     

高效率低本底 HPGe γ谱仪和点源刻度

文章介绍了高效率低本底 HPGe γ谱仪系统的结构和主要性能。用~(152)Eu,~(241)Am 和~(60)Co 标准点源做了效率刻度。该谱仪对~(60)Co γ射线的相对效率为44.6%。在50—1800keV 能量范围内,测量的不确定度为2—5%。     

江门地下中微子实验室HPGe γ谱仪性能模拟研究

利用Geant4模拟研究HPGeγ谱仪在江门地下700 m实验室的性能。研究表明:江门地下实验室中,HPGeγ谱仪的本底(100～2 700 keV)将可达到低于0.105计数/min。该研究结果将可用于江门及其他类似实验室的低本底高纯锗γ谱仪的设计和性能参考。提出了能够进一步改进高纯锗γ谱仪性能的方法,即在HPGeγ谱仪中增加反康普顿探测器。增加反康普顿探测器后,谱仪积分本底将可减少约为原来的1/27,对~(40)K的检出限降低至μBq/kg。