基于CdZnTe探测器的低能γ射线16通道探测系统

结合小尺寸CdZnTe半导体探测器,针对低能γ射线,设计了结构紧凑的低噪声16路核电子学阵列探测系统,结合了系统的工作原理和测试结果。常温下,对241Am的59．5keVγ射线,每个探测通道总噪声大约为8．9keV（FWHM）,计数能力约为9×10^4／s。     

用于卫星探测X、γ射线的大灵敏面积CdZnTe探测器的研发

CdZnTe(CZT)探测器不需要低温制冷就可在30～600keV较宽的能量范围内得到较好的空间和能量分辨,已成为研究宇宙空间X、γ射线场重要的探测器。本工作研究将4个甄别级10mm×10mm×5mmCZT平面探测器进行改制,并将其并联拼接成20mm×20mm×5mm较大面积的CZT探测器。经测试,大面积CZT探测器对¹²⁵I、²⁴¹Am、⁵⁷Co、¹³³Ba、¹³⁷Cs具有较好的能量线性响应,对¹³⁷Cs的662keVγ射线有较好的能量分辨。     

使用Geant4模拟CAPture电极CdZnTe探测器对γ射线的响应

采用CAPture电极CdZnTe探测器获取X射线注量谱,为建立ISO 4037-1：1996标准以外的参考辐射和计算辐射场特殊剂量物理量的约定真值提供基础。CdZnTe探测器的主要缺点是由于空穴迁移率寿命积过小,导致电荷收集不完全,全能峰左侧出现低能尾。CAPture电极CdZnTe探测器采用扩展阴极降低阴极附近区域的电场强度,弱化空穴输运对电荷收集效率的影响,实现对低能尾的抑制。但由于探测器内的电场不再均匀,电荷收集效率无法用Hecht方程计算。本文根据Shockley-Ramo原理建立了CAPture电极CdZnTe探测器电荷收集效率计算公式,用有限元分析软件模拟了探测器内的电场分布。进而用Geant4软件开展了蒙特卡罗仿真计算,确定了载流子迁移率寿命积,并取得了与实测结果基本一致的脉冲幅度谱,为建立探测器的响应矩阵奠定了基础。     

平面型碲锌镉(CZT)室温探测器的噪声和性能

CdZnTe(CZT)探测器是近年来迅速发展的新型半导体探测器,具有体积小、分辨率高、可在室温下工作等优点。论文通过分析探测器的噪声组成,并经过实验数据分析,证明了影响探测器性能的主要因素是探测器晶体内电荷收集不完全,并为探测仪器设计时的成形时间选择提供了参考。     

一种可测低能γ和X射线的高纯n型硅探测器

采用蒸发金、钯和离子注入硼作势垒接触,低温扩散锂制备欧姆接触的方法,制成性能良好的低能γ和X射线高纯硅探测器。介绍其制作方法和性能。探测器有效面积为14.5mm~2,厚度3.3mm。在液氮温度下对~(55)Fe 5.9kev X射线的最佳能量分辨率为162eV,对~(241)Am59.5keV低能γ射线的最佳能量分辨率为373eV。同时对三种不同制作方法所得的高纯硅探测器和Si(Li)X射线探测器进行了对比。     

HPGe探测器测量低能γ射线241Am的研究

目前,广泛使用的HPGe探测器已经很好地应用于能量范围从100～2000keV之间的γ射线测量,但是在低能区(<100keV),测量分析结果不是很理想.通过实验的方法测量241Am的59.5keVγ射线,然后对结果采用不同的修正并与参考值进行比较分析,得到一种测量低能γ射线的实验方法.     

高阻NTD硅低能β,γ和X射线探测器

本文叙述了高阻NTD硅低能β,γ和X射线探测器的制备工艺和性能,探测器的灵敏面积为15mm~2,厚2.3mm。在77K温度下用脉冲光反馈前置放大器对最大端点能量为18.6keV的氚β,~(241)Am 59.5keV的低能γ和X射线的能谱及~(55)Fe 5.9keV的X射线进行了测量。对~(55)Fe 5.9keV的X射线能量分辨率为190eV,并可在室温下存放。     

基于蒙特卡罗方法模拟计算CZT探测器的γ能谱

在了解CZT探测器结构的基础上,用蒙特卡罗程序MCNP对探测器中光子输运过程进行模拟计算,得到光子在探测器中沉积能量的大小及位置信息.编程读取这些信息并计算出γ射线能谱.考虑到所用探测器的实际情况,提出了一个简化的海克公式计算电荷收集效率,对法诺因子及噪声的影响进行了展宽处理.计算得到的γ能谱与实验谱基本一致,全能峰的峰位和低能尾迹得到较好地模拟.     

室温X(γ)射线半导体探测器的最新发展

在X(γ)射线能谱仪和工业检测仪表中以及剂量仪器中都期待理想的室温X(γ)射线半导体探测器的产生。 1982年11月彭华寿同志在第一次全国核探测器学术会议上作的“低能核辐射探测器进展”一文中谈到,多年来室温化合物半导体探测器的发展一直得到人们的注意,十多年来,国外较集中的对CdTe和HgI_2两种材料进行了研究,并取得了很大的进展,但尚     

一种监测低能X射线的Si探测器

低能(50keV以下)光子探测器广泛应用于外大气层核爆监测,天体物理现象研究。采用半导体探测单元试制了低能X射线探测器模块。说明了配置多探测器系统的方法,并介绍了探测单元模块的设计、主要试验和技术指标。室温下噪声等效输入光子能量为2.1keV。     

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。     

平面型CdZnTe探测器的能谱特性模拟

CdZnTe(CZT)探测器是一种高原子序数的化合物半导体探测器,具有体积小、探测效率高、可在常温环境使用等特点,广泛应用于X、γ射线探测领域。为了更好地研究CZT探测器能谱特性的影响因素,通过Geant4软件建立探测器几何模型,模拟计算CZT晶体的本征探测效率和吸收率;根据Hecht公式计算电荷收集效率,通过收集晶体中的沉积能量和位置信息得到γ射线能谱;通过分析晶体的物理特性,探索其对探测器性能的影响。模拟计算结果表明：电荷收集不完整是影响探测器能谱性能的重要因素,当能量低于50 keV时,γ射线谱基本不受空穴尾迹的影响,而能量在50～100 keV的γ射线能谱受空穴尾迹的影响较为明显,高于100 keV的γ射线能谱受空穴尾迹的影响逐渐加重。通过增加偏压的方式可以降低空穴尾迹对能谱的影响,同时偏压的增加会使峰位产生偏移,偏移程度受最大电荷收集效率的影响。     

低能γ射线谱测量岩性技术的初步研究

在分析野外地面γ射线谱的基础上,详细论述了低能γ射线谱及其与介质有效原子序数、岩性之间的关系。研究发现,不同地层、不同岩性的天然γ射线低能谱峰形态存在差异,主要表现在野外γ射线低能峰的峰位和低能峰前后两翼形状方面。据此,针对传统的野外γ射线能谱测量未能利用低能γ射线谱的问题,提出了一种利用低能γ射线谱段区分岩性的方法。     

自然γ测井中MC法模拟探测器探测深度

采用MCNP模拟计算了不同γ射线能量或矿层密度下探测器的探测深度,研究γ射线能量或矿层密度的变化对探测器探测深度的影响。模拟结果表明:探测器探测深度与γ射线能量成正比,与矿层密度成反比;当矿层厚度小于探测器探测深度时,采取放射性成像分析地层信息的方法存在较大误差。并且通过对模型井进行放射性成像的方式阐释了此方法的可靠性。对于实验井或模型井的矿层厚度选择,可以用MCNP模拟的方法计算探测深度作为参考。     

CZT探测器的峰形拟合

作为一种中等分辨率且能在常温下使用的小型探测器，CZT特别适用于便携式现场测量设备中。由于载流子传输过程中发生电荷不完全收集及空穴俘获等效应，致使CZT探测器输出谱的全能峰偏离了理想的高斯峰形而伴有显著低能拖尾。对于标准包装的含铀材料，易于采用235U的186keY单一能峰进行解谱分析（丰度计原理）；对于不规则样品，在包装物对低能X和γ射线吸收不太显著的情况下，CZT能谱，特别是低能部分的能峰，相互重叠严重，在解谱过程中需要合适的峰形拟合算法。     

用于卫星探测X、γ射线的大灵敏面积CdZnTe探测器的研发

本工作研制用于卫星探测X、γ射线的大面积CdZnTe探测器，可用于卫星与载人航天器对空间环境下的X、γ辐射场的探测。     

平面型HPGe探测器影响γ谱峰峰位的各种效应研究

用＾１９２Ｉｒ,＾８５Ｓｒ和＾１３７Ｃｓ等放射源ｅＶ水平上研究平面型ＨＰＧｅ探测器影响γ谱峰峰位的各种效应,包括收集电场效应,放射源位置效应,射线加合和堆积效应等,讨论了这些效应的修正问题。利用单γ峰和加合峰峰位差异推测了探测器本身的非线性偏离曲线。     

~(161)Tb低能γ射线发射几率的精确测量

利用4疴-γ符合装置和低能光子谱仪精确测量了161Tb衰变γ射线的发射几率。对于25.7 keV、48.9 keV和74.6 keV的低能γ射线,测定结果分别为0.2327 0.0053、0.1700 0.0031和0.1001 0.0019。表明本测量结果的不确定度明显减小。     

基于高能γ源的CdZnTe成像探测器极化效应研究

应用第一类边界条件泊松方程,推导了碲锌镉(CdZnTe)探测器晶体内部电势分布,研究了CdZnTe探测器在¹³⁷Cs高能γ源成像探测过程中的极化效应。数值计算与实验结果表明：在低辐射注量率条件下,即CdZnTe晶体内部载流子电荷密度较低时,内部电势分布主要受外加偏压影响,晶体内部电势与偏压为线性关系,电场呈均匀分布。在高辐射注量率条件下,即晶体内部载流子电荷密度较高时,内部电势分布出现极化区域,电场分布发生扭曲,电子载流子向辐照区域外侧迁移,形成辐照中心无信号而辐照边缘区域仍有响应信号的极化探测图像。极化效应造成CdZnTe探测器探测性能严重退化,辐照边缘区域像素事件计数下降约70%。