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射线探测器能量标定实用教案.pptx


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(yǐnyán)
射线探测器
有机闪烁体, H,C,O的化合物 。射线与它们主要是Compton散射。时间响应(xiǎngyìng)快,效率低,没有全能峰,但易制成大面积,造价低。E=661keV的能量分辨率8-25%。
无机闪烁体。LaBr3(Ce),NaI(Tl), CsI(Tl)。效率高,有全能峰,造价高。E=661keV的能量分辨率3-15%。
半导体。纯半导体Ge和Si,化合物半导体CdTl等。效率中等,有全能峰,造价高。 Ge和Si 需低温运行。
由于Si的原子序数低14,用于几百keV以下的x-射线探测。
根据效率,能量、时间和位置分辨率,粒子鉴别本领和固有的放射性杂质等要求选取探测器。
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探测器的响应函数
一个单能射线在探测器内的能量沉积谱用总计数归一称响应函数(hánshù),即归一的信号输出的脉冲幅度谱。
在探测器中,射线与探测介质的相互作用、次级电子和电子-空穴对等的行为决定了响应函数(hánshù),它是连续的。
采用MC程序Geant4模拟响应函数(hánshù)。
响应函数(hánshù)中的单色部分称峰形函数(hánshù)。
建立响应函数(hánshù)和峰形函数(hánshù)与射线能量的关系,分别用于解连续的和分立的射线能谱。
响应函数(hánshù)的单色化技术:反康、对谱仪和两者的复合。
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解谱
从测量的脉冲幅度谱求出射线能谱称为解谱。关键是解重峰。
目的是确定峰位和峰面积。然后利用标定的能量和效率曲线(qūxiàn),导出γ射线的能量及其强度。
实验上测量的脉冲谱P(E)可写成如下的积分式
P(E)=∫f(Eγ) R(E-Eγ)dEγ+B,B=  iaiEi.
其中:E表示脉冲幅度或道数;R(E-Eγ)是实验测定或MC计算的响应函数;f(Eγ)是入射到探测器的γ射线能谱;B是本底。
当γ射线能谱是分立的,解谱相对简单。
经数据光滑,寻峰,高斯峰形拟合等步骤。
一般,能量的不确定度keV, 强度为百分之几--几十。
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HPGe探测器
n-型Ge几keV以上,抗辐照及损伤可恢复.
p-型Ge几十keV以上,有较好的能量分辨率.
在几何上,常用单开端同轴和平面两种HPGe。
单开端同轴可认为由平面和真同轴两部分组成(zǔ chénɡ).
还有井型、外电极分割和点接触等类型的HPGe探测器.
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HPGe探测器的性能指标
能量分辨率2keV。噪声,电子-空穴对的统计。
时间分辨率5ns。与能量范围有关。
位置分辨率。普通的HPGe没有位置分辨本领。
峰/康比60。
相对效率是60Co源离探测器表面25cm时相对3”3” NaI(Tl)的效率。最大相对效率达200%。
效率正比于体积(tǐjī)。
HPGe是电离室,它的信号脉冲上升时间, 200ns,与e-h产生位置有关。中等速度的探测器。
HPGe探测器的性能指标是用60Co放射源的E=。
有机和无机闪烁体的性能指标是用137Cs放射源的E=。
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HPGe的峰形函数(hánshù)
峰形函数由高斯分布G、低能指数尾T和平台erfc等三部分组成.
图是Helmer等人的拟合函数。G+2T+erfc.
T和erfc来自电荷(diànhè)收集不完全,如陷阱、表面道效应、电子的边界逃逸,及光电和对效应产生电子的韧致辐射光的逃逸、多次Compton散射及弹道亏损等。
为获得准确的重峰的峰位和面积采用三部分函数,但计算时间长。
一般,采用G确定它们。
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HPGe对高能(gāonéng)射线的响应
一般,放射性源的射线能量<3MeV,称低能源。
>3MeV称高能射线,它们主要来自核反应。
高能射线与探测介质产生e+e-对效应显著。响应函数中有全能、单逃逸和双逃逸三个单色峰,都可用于测定射线能量。
由于(yóuyú)逃逸现象,在10-20MeV响应函数可能更复杂。
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(néngliàng)标定
如下步骤:
选取标准(biāozhǔn)射线源,
实验测量,
解谱得到标准(biāozhǔn)射线的峰位,即测量的能量,
对测量的射线能量做修正,
建立射线能量与测量能量的关系曲线,
评估射线能量的不确定度。
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  • 时间2021-12-01