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。     

用于HPGe探测器效率标定的模拟气体刻度源的研制

准确校准测量系统的探测效率是HPGe探测器γ能谱法测量放射性气体活度的关键,放射性气体的半衰期一般较短且样品制备过程复杂,这些客观因素给效率校准工作带来很多不便。本工作提出了模拟气体刻度源的制备方案并进行了实验研究,所制备的模拟刻度源最小基质密度为0.043g/cm3,自吸收的影响小于0.5%。通过与效率参考值的比较表明,模拟气体刻度源的制备方案简单可行,所制备的模拟气体刻度源可代替气体标准源实现气体活度测量中HPGe探测器的效率校准以及探测效率的日常监督。     

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。     

平面型HPGe探测器对空气样品盒的探测效率刻度

通过测量空气样品盒标准源,得到实验室Φ19.5×10 mm平面型HPGe探测器对空气样品盒在30~1 500 ke V能区的全能峰探测效率曲线,并用这条效率曲线对所收集到的碘样品进行活度测量,取得了很好的结果。     

基于虚拟点探测器模型的HPGe探测器体源效率刻度

基于虚拟点探测器（VPD）模型应用平方反比定律,介绍了一种通过点源模拟实验进行HPGe探测器对圆柱体源样品的峰效率刻度方法。实验验证表明：在一定范围内利用该方法对圆柱体源进行效率刻度是合理可行的,并能获得较好的刻度结果,该方法可操作性强,可应用于工程实践。     

HPGe探测器对环状γ面源探测效率刻度研究

天然铀分解模拟装置中铀的相关反应率是研究混合堆包层设计宏观中子学的重要数据,采用活化法测量相应反应率的过程中必须对环状天然铀箔片的探测效率进行精确刻度。为了研究快速有效刻度HPGe探测器探测效率的方法,利用一系列标准伽马点源测量了轴线上6cm高度位置的点源探测效率曲线,在蒙特卡罗程序MCNP5中调整探测器内部结构参数,同时对HPGe探测器的探测效率进行模拟计算,在计算结果与实验结果能较好拟合的情况下推算探测器的死层厚度、冷指长度和半径等参数的实际尺寸。利用计算的尺寸模拟计算探测器对环状伽马源的探测效率,计算结果与实验结果在较宽能量区域(200~1 400 ke V)内在4%内符合。     

HPGe探测器效率刻度的新处理方法

把迭代最小二乘法用于HPGe(或Ge(Li))探测器全能峰效率刻度中并与双线法和引进附加参数的最小二乘法作了比较,新的方法具有精度高和易作系统误差校验的优点。     

HPGe探测器对圆形面源探测效率的研究

实验刻度了GEM60P4型高纯锗(High Purity Germanium,HPGe)探测器在H=250mm处对三种圆形面源(φ24 mm、φ80 mm和φ90 mm)的峰探测效率,结果表明,这三种源的效率基本一致。采用MCNP模拟了φ40–160mm内的圆形面源效率,研究了探测效率随样品直径的变化关系,并采用Geant4计算了圆形面源对同轴探测器的有效立体角。对φ90mm以上的样品源,探测效率随源直径的增大在逐渐减小,且高能γ射线效率减小程度较快,需采用标准源进行效率刻度。     

航空HPGe阵列探测器的测量能力评估

近年来,航测HPGe阵列探测器的技术得到快速发展,美国西北太平洋国家实验室研制了技术成熟的航测HPGe阵列探测器——MARS系统。采用MC模拟计算的方法估算了同时使用两套MARS系统的航测系统,在不同飞行高度条件下,对地表均匀分布137Cs的探测效率。另外,通过木板模拟空气衰减实验,估算了不同飞行高度条件下,天然核素在其测量能谱中137Cs能区产生的本底计数率。以上述两方面数据为基础,估算了该航测系统对地表均匀分布137Cs的探测限,并与常用的NaI(Tl)阵列探测器对该核素的探测限进行了对比。最后评估了HPGe和NaI(Tl)阵列探测器的优劣及适用条件。     

应用蒙特卡罗方法表征HPGe探测器

采用蒙特卡罗方法计算HPGe探测器对光子的探测效率,需对计算模型参数进行确定。使用蒙特卡罗模拟计算和实验测量相结合的方法,对晶体死层厚度及冷指尺寸进行了表征。结果表明,使用此方法确定晶体参数模拟光子的探测效率,在59.54～1408.1keV光子能量范围内,计算效率与实测效率相对偏差在5%以内,并进行了实验验证。     

蒙特卡罗方法计算用于低能光子测量的高纯锗探测器的效率

在内照射活体测量中,为了用蒙特卡罗方法计算探测器对光子尤其是低能光子的探测效率,需要对探测器准确建模。通过使用蒙特卡罗模拟计算和实验测量相结合的方法来准确确定低能光子高纯锗探测器晶体的死层厚度、半径和长度;结果表明使用此方法确定的晶体尺寸来模拟计算探测器效率,在17．5～662keV光子能量范围内,低能光子高纯锗探测器探测效率的模拟计算结果与实验结果比较,相对偏差平均小于1．0％,最大为3．2％。     

HPGe γ谱仪点源探测效率计算的蒙特卡罗方法研究

在CT扫描精确获得HPGe探测器结构尺寸的基础上,用MCNP4C蒙特卡罗程序建立了HPGeγ谱仪计算点源的物理模型;通过对探测器死层尺寸的精确校正,确定了探测器死层厚度为0.38cm;以点源物理模型和探测器死层校正尺寸为基础,分别计算了60Co、133Ba、137Cs、241Am和152Eu标准点源各能量分支的探测效率,并与实验结果比较,计算在59.54~1 408.01 ke V能量范围内探测效率的最大相对偏差为2.39%,最小相对偏差为0.13%。     

中国先进研究堆实验室HPGe探测器无源效率刻度方法研究

针对中国先进研究堆（CARR）实验室目前现有的HPGe探测器,使用无源效率刻度方法对其探测效率进行了理论计算,比较了不同能量和样品体积下蒙特卡罗方法和数值积分方法计算的探测效率。测量了探测片（点源）和堆水池池水（体源）,实验测量结果和计算结果符合良好,验证了无源效率刻度方法的可行性及所建模型的合理性,与采用标准源刻度的实验方法相比,该方法突破了各种限制,减少了标准源的制备工作,节省了大量的实验成本和时间,拓宽了HPGe探测器的使用范围。     

蒙特卡罗方法计算高纯锗探测器的全能峰效率

采用蒙特卡罗方法模拟计算高纯锗探测器的全能峰效率。通过计算值与实验结果的比较,反复调节计算模型中高纯锗晶体的尺寸,最终确定晶体长度、半径和死层厚度。结果表明,用此方法确定的晶体尺寸来模拟计算不同位置、能量在13.9～1 332 keV范围内的X、γ射线的全能峰效率,计算结果与实验结果的相对偏差在中高能区绝大部分处于±3%以内,低能区(<60 keV)在±6%以内。     

同轴高纯锗探测器探测效率的MCNP模拟与电荷收集时间的计算

高纯锗探测器具有很好的能量分辨率,被认为是核素分析的黄金标准,在很多检测领域成为规定的标准检测设备。在高纯锗探测器的制备过程中,可以采用蒙特卡罗方法对探测器进行模拟,用于确定探测器制备过程中的参数。采用MCNP4软件对同轴高纯锗探测器探测效率进行模拟,研究了不同材质入射窗、不同能量γ射线对高纯锗探测器探测效率的影响,并根据模拟结果选择合适的入射窗材料并确定死层厚度,进而为高纯锗探测器研制提供指导。还对高纯锗探测器晶体的内部电场进行模拟,计算得到能量沉积点的电荷收集时间,通过改变能量沉积点位置,更直观地反映晶体内部不同位置的电荷收集时间。