高纯锗探测器瞬态温度场特性的模拟研究

为确保探测器在低温环境下稳定运行,分析了高纯锗探测器的内部传热机理,基于COMSOL Multiphysics软件建立了探测器的三维计算模型,得到了制冷过程中三维瞬态温度分布规律以及不同探测器内部结构和材料选择对温度分布的影响,通过仿真数据与实验数据的一致性比较,验证了该模型及仿真方法的正确性。为进一步优化和改进液氮制冷和电制冷型高纯锗探测器的设计参数提供了理论支撑。

宽能高纯锗γ能谱仪环境样品探测效率测试研究

对两种宽能高纯锗能谱仪的性能做了测试,研究了不同标准源、距离探测器不同距离以及死时间对两种宽能型高纯锗γ能谱仪探测效率的影响。测试结果表明:两种宽能高纯锗γ能谱仪能量刻度曲线的R^(2)值均为1,线性良好;能量小于165 keV时,两种探测器探测效率明显优于传统P型探测器;样品直径和厚度差异对探测效率影响显著:刻度源距离探测器5cm和10 cm时,γ能量<391 keV时BE6530的探测效率高于GEM-C65,γ能量>391 keV时BE6530的探测效率低于CEM-C65,测试结果可为测量不同能量选择测试仪器提供参考:扩展了宽能高纯锗,谱仪活度较高样品的测量范围,可以用修正公式对死时间百分数为50%的计数率结果进行修正,修正后,环境样品在两台仪器的测值相对偏差明显降低。

高纯锗γ谱仪无源效率校准分析

本文对无源效率校准软件LabSOCS进行验证及应用分析。选用两类共7个标准源对LabSOCS效率计算结果进行验证,^(137)Cs、^(60)Co和^(241)Am等41个监测数据表明,混合体源、点源相对偏差均分别位于±7.2%、±2%范围以内,说明点源验证效果较好,混合体源偏差略高。将LabSOCS软件应用于IAEA、中辐院样品能力验证及全国质量考核样品,选取具有代表性的水样、土壤、生物和气溶胶等7个样品进行分析,无源效率计算结果表明:采用IAEA评价准则,^(137)Cs、^(60)Co、^(241)Am等22个数据均为“满意”,即准确度和精密度均合格。

高纯锗多晶材料区熔速度优化的数值模拟

为提高探测器级高纯锗多晶材料的制备效率,开展对锗材料多次区熔过程的参数优化的数值模拟.利用分凝原理对高纯锗多晶材料制备的区熔过程进行数值模拟,针对杂质分凝系数小于1的情况,比较了不同区熔速度下,单次和多次区熔的提纯效果.结果表明,虽然速度越慢单次区熔效果越好,但对多次区熔的累计效果要采用相对快速多次的方法,以实现相同提纯效果下总时间最短,即多次累计的区熔效率最高.给出了区熔速度的优化方法,以指导实验提高区熔效率.

高纯锗能谱仪系统研制

介绍了高纯锗能谱仪系统的研制。项目突破了探测器级高纯锗单晶提纯、高纯锗探测器表面钝化保护、高计数率数字化多道分析器以及无源效率刻度等关键技术,研制出高纯锗能谱仪系统样机。开展了高纯锗能谱仪在核燃料包壳破损在线监测、中高放射性废物桶核素源项无损检测和材料点缺陷特性分析示范应用研究。性能测试表明:85%探测效率的能谱仪的能量分辨率为1.98keV(1.33 MeV伽马射线),峰康比好于61。

高纯锗单晶的制备与位错密度分析

高纯锗探测器在辐射探测领域具有重要地位.经过区熔提纯和单晶生长2个阶段,成功制备了纯度为13N、位错密度介于100~10000 cm^(-2)之间的高纯锗.其中,区熔实验使用自制水平区熔炉,在高纯氢气环境下,通过20~50次区熔以达到提纯要求.单晶生长采用直拉法,在高纯氢气环境下,沿[100]晶向生长,单晶有效长度>50 mm,有效直径>30 mm.采用浸蚀法测量位错密度,利用酸性腐蚀液腐蚀锗单晶片(100)晶面,读取位错腐蚀坑数量.结果显示,距单晶棒头部25、50和72 mm处的位错密度分别为2537、3425和4075 cm^(-2),表明在晶锭头部72 mm前,位错密度满足高纯锗探测器制备的要求.研究可为高纯锗单晶的制备提供参考.

关于高纯锗γ能谱分析方法探测下限的探讨

本文通过对判断限和探测下限的理解,对探测下限计算公式进行推导,具体分析应急情况下高纯锗γ能谱仪探测下限的应用,为低水平放射性测量提供实际应用依据。同时,提出优化高纯锗γ能谱探测下限的方法,以反康普顿γ谱仪为例,对比反康模式和无反康模式探测下限的差异。

高分辨率高纯锗(HPGe)γ谱仪

本文介绍新研制成功的高分辨率7谱仪系统.系统由高纯锗(HPGe)同轴探测器装置(带电荷灵敏前置放大器)、门控积分型谱仪放大器、8192道双向滑尺逐次逼近法谱仪 ADC、8192道多道缓存(MCB)等新部件组成。其中定型了两种型号: 通用 HPGeγ谱仪 GPY-1型和高分辨 HPGeγ谱仪 GPY-2型.两种系统都具有优异的能量分辨率和长时间工作稳定性。

低比度测量高纯锗能谱仪的一种效率刻度方法

介绍对本实验室用于低水平放射性比活度测量的高纯锗能谱仪作效率刻度的方法，即先用１５２Ｅｕ点源作相对效率刻度，然后用一个体标准源把相对效率刻度曲线转换成绝对效率曲线．实验证明，只要点源与探测器有足够的距离则可避免符合相加修正．

高纯锗探测器探测效率的MCNP模拟

利用同轴型高纯锗(HPGe)探测器测量152Eu和133Ba在15cm处的探测效率,调节探测器死层厚度和冷指尺寸,利用Monte Carlo方法对同轴型HPGe探测器的全能峰效率进行模拟计算,并将计算效率与实验效率进行比较.结果表明,当HPGe探测器的死层厚度为0.22cm,冷指半径和长度分别为0.301cm和1.00cm时,模拟效率与实验效率相符。

高纯锗γ谱仪对环境样品探测效率的模拟计算

作者利用蒙特卡罗方法 ,模拟计算了高纯锗γ谱仪对环境样品探测效率与γ射线能量、样品介质成份、密度及几何高度的关系 ,并与实验结果进行了比较 .结果表明 ,蒙特卡罗计算方法是进行高纯锗γ谱仪效率刻度的一种方便。

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曲线和符合因子计算

利用多能量γ射线源^(152)Eu和^(133)Ba测得高纯锗探测器在20 cm处的效率刻度曲线,结合单能量γ射线源^(241)Am和^(137)Cs获得的距离递推关系,得到高纯锗探测器在2 cm处无符合效应的效率刻度曲线。与MCNP模拟计算结果比较,获得^(60)Co在2 cm处的符合相加修正因子。

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。

基于高纯锗探测器的核电厂一回路系统辐射源项就地γ谱测量

针对核电厂一回路系统管道内壁沉积的腐蚀活化产物,开展γ辐射源项就地测量技术研究。基于高纯锗探测器开发了辐射源项就地测量系统(Sterm-HPGe),利用蒙特卡罗软件进行了无源效率刻度,并开展了实验室效率验证工作。在300~1 408 ke V能量范围内,HPGe探测器在无准直器屏蔽和有准直器屏蔽情况下,点源全能峰效率计算值与测量值的相对偏差分别在±5%和±10%以内。测量系统在我国压水堆核电厂进行了现场应用,能够较准确地测量出管道内60Co、58Co、110mAg等典型沉积核素的源项活度,管道表面剂量率的计算值与测量值的相对偏差一般在±40%以内。

高纯锗γ谱仪对放射性标准土壤的探测效率刻度

通过测量放在样品盒内压实后8个不同高度的土壤标准物质,得到高纯锗γ谱仪的γ射线能量效率曲线,并用蒙特卡罗程序MCNP 4C进行相应计算。结果表明,实际测量值与蒙特卡罗方法计算值符合得较好。

样品厚度对高纯锗γ谱仪探测效率的影响

通过对不同厚度样品的γ射线测量,得出波谱峰面积与样品厚度的关系,并通过相对测量和效率刻度测量方法,计算不同厚度样品在46.5、351.9、477.6、661.7 keV能量下的探测效率。探测效率随样品厚度的变化较大,不同厚度样品的4种探测效率最大值平均为最小值的2.6倍。实验结果显示:探测效率随样品厚度增加而逐渐减小,呈现对数关系。随着能量的增加,对数关系减弱,线性关系增强。

高纯锗γ谱仪监测进出口水产品核污染的应用研究

【目的】建立并应用高纯锗γ谱仪监测水产品中放射性核素的方法对山东口岸进出口水产品核污染情况进行监测,及时判断日本福岛核泄漏事故对我国进出口水产品质量安全产生的影响。【方法】样品经洗净、晾干,取其可食部分进行烘干、粉碎、装样预处理,用高纯锗γ谱仪进行放射性核素检测;然后随机选取3种137Cs阳性样品,制成3组平行样品进行测量,分别在0.5、1、2、4、6、8、12、18、36 h时保存图谱,用DSA-1000数字化谱仪进行解谱,用Genie 2000谱分析软件对所得图谱进行数据分析,得到不同时间内样品中各监测核素的比活度。【结果】测量时间<6 h时,随着测量时间延长,检测结果呈缓慢的递增趋势;检测时间>8 h后检测结果趋于稳定。在所检测的1127份样品中,放射性核素的检出率8.9%,涉及的放射性核素主要有134Cs、137Cs和110 mAg,其检出率分别为6.21%、5.15%和2.75%;137Cs的最高比活度为27.8 Bq/kg,134Cs的最高比活度为16.7 Bq/kg,所检测阳性样品中134Cs、137Cs、110 mAg的比活度远低于各国限量标准。【结论】高纯锗γ谱仪监测水产品核污染的检测时间以6～8 h为宜;日本福岛核泄漏事故后我国的进出口水产品尚未出现重大核污染现象,但仍需继续进行监测。

高纯锗γ谱仪活度测量标准装置

介绍高纯锗γ谱仪活度测量标准装置的效率刻度、性能检验和对测量误差的详细分析。在 59～ 14 0 8keV能量范围和 3 7× 10 3～ 3 7× 10 5Bq活度范围内 ,本标准装置测量 30多种常用放射性核素活度的扩展不确定度为 1 4%～ 5 0 %。