碘化钠探测器能量响应补偿的模拟研究

基于硬件补偿-屏蔽法,提出了一种简单确定碘化钠探测器铅补偿体尺寸的方法,可简化试验以及模拟方面的工作。该方法结合探测器的原始能响和铅补偿体的空隙率-厚度曲线,可便捷地得到补偿体尺寸的参考值,进而通过适当调整空隙率-厚度值来确定最佳铅补偿体的尺寸。     

碘化钠闪烁体与其他探测器配用的发展

本文概述了碘化钠闪烁体与其他探测器配用现状。文章从原理、结构、组成方式、材料要求和应用范围等方面进行了论述。     

GM计数管能量响应补偿的MC法模拟

针对GM计数管低能段过响应特性,探讨了一种用MC法对其进行能量响应补偿的方法。该方法在结合能量响应补偿理论与MCNP蒙特卡罗模拟方法的基础上,寻求利用理论方法先行计算出较为合适的补偿条件,继而应用MCNP有目的的进行模拟,减少模拟海选过程,提高实验效率。     

HPGe探测器能量刻度及探测效率模拟

X光机绝对光子数的测量在X射线计量中有着十分重要的意义,对其进行测量时需先将探测器的能量—道址函数进行刻度。本文使用放射源对HPGe探测器进行能量刻度,得到其能量—道址函数且其线性相关系数R2=0.999 84。论文结合了CT成像技术,对探测器进行平行光束探测效率的MC模拟,使建模更精确。模拟结果显示,探测效率曲线在11.0 ke V处会出现吸收边,是因为Ge元素被激发产生Kα、Kβ特征X射线发生逃逸,未被记录下来形成逃逸峰所致,这与实际实验情况相符。     

井型HPGe探测器探测效率的MC模拟

采用MC方法对井型HPGe探测器全能峰探测效率进行虚拟刻度。通过改变点源在井中的位置,研究了其探测效率变化规律,并进行了实验验证;同时模拟计算了探测器对0.1~1Me V能量的探测效率。模拟与实验结果表明:137Cs放射源在井中不同位置的实验测量结果与模拟值最大相对误差6.8%,最小相对误差1.5%;探测效率随放射源离井底距离增加而减小,随入射射线能量增大而减小。     

高纯锗探测器全能峰效率的MC模拟

采用MC模拟高纯锗探头对轴向和边侧的点源全能峰效率,与实验测得的全能峰效率相比较发现二者存在较大的偏差。本工作通过不断调节晶体的半径、厚度和锗晶体外层铜支架厚度,获得了模拟计算的准确尺寸。结果表明:使用调整后的尺寸模拟计算的全能峰效率与实验效率在轴向方向的偏差在±5%以内,边侧方向在±6%以内,获得了较为准确的高纯锗探头物理模型。     

碳化硅热中子探测器的优化设计

采用MC法对用于热中子探测的碳化硅探测器开展设计。优化了中子转换层参数和半导体器件参数,研究表明采用~(10)B作为中子转换材料,其最优厚度为2μm,在系统甄别阈为300 keV时对应的探测效率理论值为3.29%。制备了碳化硅外延层厚度20μm,灵敏区面积5 mm×5 mm的碳化硅器件,在外加反向偏压达180V时,其漏电流仅20.8 nA。性能测试表明:该器件对4.7-6.0 MeV的α粒子具有极好的能量线性,其线性度达0.999 97。对5.49 MeV的α粒子的能量分辨率为1.03%,对应半高宽57.3keV,与SiC高分辨α探测器分辨率相当。     

PIPS探测器的能量响应的MC计算

本文采用蒙特卡罗方法和实验测量相结合的方式研究了PIPS探测器的能量响应问题,对小尺寸半导体探测器能响改进过程中应注意的问题进行了分析,通过计算为探测器选择了合适的复合补偿层并进行了实验.计算结果与实验值在0.065～1.5 MeV的能量范围内变化趋势一致,误差较小,后经进一步实验为仪器选择了较好能响的补偿层.     

基于碘化钠探测器的闪电γ射线爆发观测研究

本文采用NaI（Tl）探测器搭建了闪电高能辐射地面观测装置并进行了性能测试。于2016年夏季探测到1次自然负地闪过程中的两次回击之前产生的γ射线爆发信号,这是国内首次获得自然闪电高能辐射的实测波形数据。第1次γ射线爆发持续时间为563 μs,第2次γ射线爆发持续时间为353 μs,两次γ射线爆发的截止时间间隔为76.288 ms,与同步观测到的回击电场波形时间间隔一致。经分析发现,梯级先导的负脉冲信号与高能辐射的脉冲信号具有一一对应的特征,表明梯级先导是本次测量所获闪电高能辐射的产生根源。     

MC法模拟与实验验证高气压电离室能量响应

使用MCNP5对两个高气压电离室进行MC模拟,并完成实验测量,分别得到两个电离室的两种能量响应结果。将模拟结果与实验结果对比发现,两种结果在低能量段差异较大,两个电离室都在48 keV处相对偏差最大;在高能量段差异较小,1号电离室在1 250 keV处相对偏差最大,2号电离室在662 keV处相对偏差最大;两种结果在164～1 250 keV能量段的能量响应整体范围相近。最后分析发现在低能量段差异较大的主要原因是电离室的制造误差和模拟计算能量沉积时产生的计算误差。     

基于三角圆筒铅屏蔽NaI探测器的放射源定位研究

随着放射源和放射装置的广泛应用,放射源事故的发生概率不断增大。因此,一旦发现放射源丢失,如何尽快将其定位并安全找回尤为重要。本文设计了一种三角圆筒铅屏蔽的NaI探测器,用于放射源的定位探测。实验研究了测量时间、铅屏蔽厚度、源与探测器间距、伽马射线能量等因素对放射源定位的影响。结果表明:对于137 Cs源,在空气吸收剂量率≥0.028μGy/h处,定位平均角度偏差≤1.24°;对于60 Co源,在空气吸收剂量率0.4μGy/h处,测量的平均角度偏差为1.16°;对于距离约1.5 m的9.25×105 Bq 137 Cs源,定位偏差约为0.097m。     

一种能量响应一致的长计数器蒙特卡罗设计

为了有效降低长计数器中子探测能量下限并解决5 MeV以上能量响应急剧下降的问题,利用蒙特卡罗程序MCNP5分析了长计数器各结构参数对能量响应的影响。通过使用不同含氢量的慢化体、添加中子吸收材料及添加补偿材料相结合的方法,优化设计了一种长计数器。结果表明：使用含氢量较低的中子慢化材料聚苯乙烯可提高低能中子能量响应;采用Cd作为中子吸收材料可解决能量响应局部过高的问题;采用Pb作为补偿材料可提高高能中子能量响应。设计优化的长计数器在1 eV～15 MeV能量范围内能量响应最大相对偏差约为10.1%。     

Monte Carlo simulation of the NaI(Tl) detector response to measure gold activated foils

This work deals with the implementation of a NaI(Tl) detector for the assessment of the specific saturation activities of pure gold foils after neutron irradiation. These gold foils can be placed in the centre of a set of polyethylene spheres with different diameters. This configuration, known as a passive Bonner sphere system, is suitable to measure neutron spectra normally extended over a wide energy range containing up to 11 decades (from thermal to a few MeV), at places where the neutron field is very intense, high frequency pulsed or where it is mixed with an important high-energy photon component. The MCNPX code was used to evaluate the NaI(Tl) responses to different incident photon energies in terms of pulse-height distributions. An experimental validation of the calculated NaI(Tl) responses, using certified standard sources at a given measurement arrangement, indicates that MCNPX is a valid tool for routine calibration and benchmarking studies of this detector. A good agreement is found between the measured pulse-height distributions of the certified standard sources and those obtained from MCNPX simulations. As a preliminary application, a bare disc Au foil was directly exposed to a Bremsstrahlung photon beam at the isocentre of an 18 MV medical LINAC, in order to test the suitability of this activation material to measure the photo-neutrons generated in such facility. Two differentiated main photo-peaks, arising from ¹⁹⁶Au and ¹⁹⁸Au predominant γ-ray emissions, were observed. The two isotopes are produced mainly by the photonuclear, ¹⁹⁷Au(γ, n)¹⁹⁶Au, and radiative capture, ¹⁹⁷Au(n, γ)¹⁹⁸Au, reactions of, respectively, high-energy photons and thermal neutrons on the gold foil. From the measured ¹⁹⁸Au saturation activity, a rough estimation of (378 ± 68) × 10⁴ cm⁻² Gy⁻¹ was derived for the thermal neutron flux within the LINAC treatment room. This value, although being very approximate, is comparable to those reported by other authors for similar LINAC facilities but with different treatment room configurations, nominal acceleration potentials and Bremsstrahlung photon irradiation areas.     

NaI晶体谱仪采集X射线能谱测量方法研究

为准确测量轫致辐射X射线能谱,利用NaI晶体谱仪对于测量光子的能谱展宽效应,结合理论模拟分析,提出了采用变能量矩阵求解法实现X射线能谱的重建。该方法通过合理选择能量区间,可有效消除能谱响应矩阵中各矢量的相关性,从而实现能谱的准确重建。并分别以均匀能谱分布和实际轫致辐射X射线能谱为例,进行了X射线的能谱重建。获得结果与原始能谱的相关性约为0.98。     

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%。     

高气压电离室能量响应特性的蒙卡方法优化设计

环境γ辐射监测用的高气压电离室要求具有较平的能量响应,以便提高其对环境γ辐射剂量率测量结果的准确性。论文利用MCNP蒙卡程序研究了高气压电离室对不同能量光子的响应特性,模拟研究了不同材料、不同厚度和不同面积能量补偿片对高气压电离室能量响应特性的作用规律,并在标准参考辐射场中进行刻度。根据其作用规律指导对高气压电离室外壁进行能量补偿的设计,解决了高气压电离室对不同能量γ射线响应不同的技术难题。计算和刻度结果表明:厚度为2 mm,屏蔽面积65%的锡片能够使高气压电离室在60 ke V~1.5 Me V之间的响应相对于137Cs的偏差在±30%以内,满足设计要求。