高纯锗探测器探测效率研究

利用系列标准γ射线源对高纯锗探测器的探测效率进行了各种测量,与蒙特卡罗计算程序相结合,对于高纯锗探测效率进行了分析和讨论.计算效率与测量效率在4%以内吻合.在一定探测距离条件下面源与点源的探测效率在1%以内吻合,而且面源的自吸收可以用平行束在材料中的自吸收来计算;当面源靠近探测器时,由于γ射线的倾斜入射,这种方法就不适用了,需要用蒙特卡罗方法进行自吸收较正.     

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。     

高纯锗γ探测器面源效率函数及其应用研究

给出了高纯锗(HPGe)γ探测器面源效率随高度变化的经验函数,并提出了利用体标准源和遗传算法确定面源效率函数参数的方法.对已知双层模拟样品中的226Ra、232Th和40K进行了分析,结果与已知数据吻合,表明利用面源效率函数对其中放射性核素为一维非均匀分布的样品进行非破坏性分析是可行的.     

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％。     

高纯锗探测器液氮自动补给系统研制

文章介绍高纯锗探测器液氮自动补给系统的总体结构、控制原理以及电路的选取和特点，并简要说明了软件实现的功能。     

高纯锗核辐射探测器

本文综述X和γ射线能谱分析用的高纯锗探测器,阐述探测器对原始材料的要求,介绍制备、结构和性能参数,并与硅X射线探测器、锗锂γ射线探测器和碘化钠γ射线闪烁探测器进行了对比。     

平板高纯锗探测器几何参数修正的解析方法

本文推导了1个用于计算平板高纯锗探测器对点源发射光子的探测效率的数值积分公式,并应用此积分公式进行了高纯锗探测器的几何参数修正。将²⁴¹Am、¹³⁷Cs点源分别置于平板探测器前端的不同距离（1~20 cm）处进行实验测量,以探测效率的实验结果为拟合真值,利用积分公式通过加权最小二乘拟合获得该探测器的几何参数。将修正后的参数应用于MCNP模拟计算,对59.5及661.6 keV光子,在1~20 cm探测距离范围内,探测效率的模拟值与实验值之间的相对偏差<1%。研究表明,此解析方法实现了对探测器几何参数的快速修正,结果准确可靠。     

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。     

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。     

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。     

核电厂高纯锗气体谱仪现场应用方案设计

目前,国内多数核电厂高纯锗谱仪主要都用于实验室测量,作为谱仪的主要组成部分,以往由于受各种技术因素的限制,少数核电厂将高纯锗探测器用于现场,以监测现场工艺介质的核素组成。文章结合国内核电厂高纯锗气体谱仪在现场应用时存在的问题,分析了问题存在的原因,给出了新的现场气体谱仪总体结构图,并对总体结构图中的主要设备选型及软件进行了分析。     

暗物质测量实验中基于ROOT的探测器数据获取系统

描述了用于超低能高纯锗探测器实验的数据获取（DAQ）系统,该实验用于对WIMP粒子在质量100GeV／c^2以下,特别是低于10GeV／c^2范围内的探寻。DAQ系统采用一台四通道数字化示波器,同时读取来自高纯锗探测器和反康普顿谱仪CsI（T1）晶体探测器的数据。基于ROOT的数据获取程序把数据存为特定的格式。整套系统已稳定运行了数月。随着实验数据的积累,实验运行参数的优化工作即将展开。     

GMX型同轴高纯锗探测器用于X射线荧光分析之性能评述

本文以GMX型为例评述了同轴高纯锗探测器在X射线荧光分析中之应用情况,计算了锗的Kα逃逸所致之逃逸峰的强度。给出了能量分辨和逃逸峰的实验数据,并同Si(Li)探测器比较,提出了锗探测器的应用场合以及选择激发源的注意点。     

高纯锗谱仪探测效率的实验刻度与MC模拟

利用低本底高纯锗谱仪测量了标准源(~(133)Ba、~(137)Cs和~(60)Co)的各特征γ射线,得到了各特征能量下的探测效率,并通过拟合给出了高能端的探测效率曲线。同时,利用MC模拟工具包Geant4,模拟了各单能γ射线在高纯锗探测器组件中的输运过程,得到了不同能量下的模拟探测效率。比对结果发现:实验值与模拟值能很好地符合,可为开展相关产品的设计和制造提供参考。     

对国产高纯锗单晶纯度的估计

一、原理 我们测试高纯锗单晶的纯度是通过将被测试的锗材料制备成探测器,借测量探测器的全耗尽电压和pn结的电容-电压特性来实现的。在探测器的两边有薄的p~+和n~+接触,这两个接触的杂质浓度要比锗材料本身的杂质浓度大得多,因此可以用突变结关系计算探测器的耗尽层厚度。假定在锗材料中的杂质浓度是均匀的,对于一个平面型二极管的耗尽层厚度W=(2εV/qN)~(12)。式中,V为加在二极管上的反向偏压;N为锗单晶材料块的杂质浓度;ε为锗的介电常数:q为电子电荷。由这个公式知道,锗单晶的杂质浓度越低,     

ORTEC高纯锗伽玛谱仪系统的功能与特点

结合ORTEC当前具体产品,概要地介绍了高纯锗伽玛谱仪的原理及当前先进水平下的功能与特点,重点介绍了ORTEC数字化谱仪在信号处理方面的技术,同时对电致冷和无源效率刻度软件也作了初步讨论。     

同轴型高纯锗探测器表征技术研究

高纯锗（High Purity Gemanium，HPGe）探测器表征技术是指采用实验测量与蒙特卡罗模拟计算探测器绝对探测效率相结合的方法，给出探测器几何参数的精确值，诸如晶体直径、厚度、死层厚度、冷指大小、与探头前表面的距离等。探测器表征的意义在于完成表征之后的探测器在不进行实验测量的条件下，可计算得到它的绝对探测效率，这样，可避免实验测量探测器绝对效率时的一系列误差。     

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。     

基于Livermore模型CT图片构建人体躯干数字体模及其在肺部计数器虚拟刻度中的应用

基于Livermore 人体躯干物理模型CT图片构建数字体模,并结合蒙特卡罗程序MCNP对一套由四个宽能高纯锗探测器(BEGe)构成的肺部计数器进行了虚拟刻度.首先,利用点源(241Am,137Cs,60Co,54Mn,57Co,109Cd) 实验数据,对高纯锗晶体尺寸进行调整以获得正确的探测器几何参数,在γ射线能量13.9 keV～1332.5 keV范围内,调整后四个探测器全能峰效率实验测量的平均值与蒙特卡罗计算值的差别在±10%范围内.之后,对不同胸壁厚度(CWT=19 mm, 25 mm, 30 mm, 43 mm)躯干体模进行CT扫描获得其CT图片,利用Dosigray软件对CT图片进行分割后,连同探测器几何描述文件输入到OEDIPE软件,生成数字体模虚拟刻度用MCNP输入程序.最后,利用241Am、152Eu肺部源对数字体模虚拟刻度结果进行了实验验证,结果表明:在59.5 keV～1408 keV能量范围内,虚拟刻度结果与实验结果的差别在±10%之间;对于17.5 keV能量,差别在±30%之间.     

N型HPGe同轴探测器的研制

本文介绍N型高纯锗同轴探测器的特点、制备方法及其性能。我们研制成的N型同轴探测器的体积为88cm~3,相对效率约为19％,它对_(60)Co 1.33MeV γ射线的能量分辨率为2.60keV,峰康比为34。