自发成核Bridgman法生长LaBr_3∶Ce晶体

本文用垂直Bridgman自发成核的方法生长了尺寸达φ25mm×30mm的LaBr3∶Ce单晶,晶体透明,无宏观缺陷。分析了晶体生长中主要的问题,指出了原料处理的关键,并指出了自发成核条件下晶体最有可能的生长取向为[001]方向,该方向对抑制晶体开裂非常有利。

LaBr_3:Ce(5%)闪烁探测器的MC研究

近年来一种采用LaBr3:Ce晶体的闪烁探测器被研发出来,这种新型探测器比NaI(Tl)探测器具有更高的能量分辨率,在662 keV大约为3%。利用蒙特卡罗通用程序MCNP4C分别模拟计算了LaBr3:Ce晶体和NaI(Tl)晶体的γ能谱,模拟能谱与相应的实验测量能谱符合很好。研究还发现晶体尺寸大小对能量分辨率没有影响,能量分辨率不随晶体体积的增加而提高。同样晶体尺寸下通过模拟探测不同入射能量γ射线的峰总比R(E)计算值与NaI(Tl)晶体的模拟值和实验值比较发现,LaBr3:Ce晶体对中高能量γ射线的探测效率较高,而在较低能量时探测效率低于NaI(Tl)晶体。

LaBr_3:Ce闪烁晶体的生长及性能研究

掺铈溴化镧(LaBr_3∶Ce)闪烁晶体具有光输出高、衰减时间短、能量分辨率高等优异特性,在核医学成像、地质勘探、石油测井、空间物理等核辐射探测领域具有广阔的应用前景。本文采用改进的坩埚下降法,利用自发成核成功地生长了Ce^(3+)掺杂浓度5.0at%、尺寸φ50 mm×60 mm的LaBr_3∶Ce闪烁晶体,测试了晶体的光输出、能量分辨率和衰减时间等闪烁性能。结果表明,在137Cs(662 ke V)放射源作用下,LaBr_3∶Ce晶体的光输出为同体积Na I∶Tl晶体的155%,能量分辨率为3.3%,衰减时间为25 ns。

利用LaBr_3(Ce)伽马谱仪直接测定铀矿体中铀含量的方法

LaBr3(Ce)闪烁体是一种综合性能优良的新型伽马射线探测器。然而,以它的能量分辨性能还不能获得含铀矿体精细伽马谱,其仪器谱反映不出与铀含量直接相关的特征峰,在这种情况下,探索一种直接获取含铀矿体铀含量的方法。采用国产LaBr3(Ce)探头对系列硬岩型放射性矿体进行测量,通过234Pam之1.001 MeV伽马特征能量以能量窗结合线性回归的相对分析法直接求取铀等目标核素的含量,获得了良好效果,对硬岩型铀矿含铀99×10-6以上相对误差不超过10.0%,对矿体中其他主要核素的定量分析误差也在8.5%以内。

基于嵌入式FPGA的数字化便携式LaBr_3(Ce)γ谱仪

介绍了一种采用嵌入式FPGA完成数字梯形滤波成形等核脉冲数字信号处理,NIOSII软核完成数字稳谱、核素识别等数据处理的4K道数字化便携式LaBr3(Ce)谱仪。测试表明,该数字化谱仪的能谱分辨率小于3%,最大脉冲通过率可达200 kcps以上。

LaBr_3:Ce^(3+)闪烁晶体研究进展

以铈离子Ce3+激活的LaBr3晶体(LaBr3:Ce3+)是近年来发现的一种新型无机闪烁体材料,较高的光产额、较好的能量分辨率、较快的衰减时间等优良性质,使其成为NaI(Tl)等传统闪烁体材料有力的竞争者。论文通过重点比较LaBr3:Ce3+晶体与NaI(Tl)晶体的性质,同时列举实例说明它的应用,力求比较全面地反映LaBr3:Ce3+晶体的性质。

LaBr_3(Ce)探测器在爆炸物检测中的应用

LaBr3(Ce)探测器具有高的能量分辨率和良好的能量线性响应等特点,在γ射线的测量中展示了优良的性能。本工作基于爆炸物检测的应用背景,介绍了LaBr3(Ce)探测器的特性、现状和研究进展,采用标准γ源对其性能进行了测试,并与BaF2、NaI(Tl)、LaCl3(Ce)等几种探测器进行了比较。结果表明,LaBr3(Ce)探测器在爆炸物检测方面具有良好的应用前景。

铀矿γ能谱测井多核素定量特征能量选择最优化计算——基于特定尺寸LaBr_3(Ce)单晶的钻孔γ谱探测

采用新型LaBr3(Ce)探测器的铀矿γ能谱测井可实现天然产状下对铀等多核素的直接定量。为了选择探测效果最优的特征能量,选定的Φ1.5×2英寸LaBr3(Ce)单晶对备选特征能量光子的探测能否获得较高的相对计数率是一个重要指标。此外,还要考虑是否存在重峰情况及受康普顿散射谱的影响程度。基于此,建立计算相对计数率的数学模型以及与实际钻孔探测条件一致的峰探测效率数值模拟计算模型,计算备选各特征能量的峰探测效率,进而求出可表征各分支相对计数率的指标,通过比较并结合实测仪器谱,分别选出了在该探测条件下对铀组、镭组和钍系核素定量分析最合适的特征能量。

LaBr3（Ce）元件破损在线监测关键核素确定及效率校准

常用的元件破损在线监测方法受外在因素影响较大,以γ能谱中关键裂变产物核素比活度进行在线定量分析是一种可靠的元件破损监测方法。针对新型LaBr3(Ce)元件破损监测仪,设计了元件破损模拟实验,对逸出的裂变产物采用HPGe和LaBr3(Ce)探测器进行了对比测量。通过不同冷却时间γ能谱的核素分析,确定了135Xe,88Kr,138Xe,88Rb,138Cs等可作为LaBr3(Ce)元件破损γ能谱监测的关键核素。同时,制备了覆盖能量范围(250~2 400) keV,含60Co,137Cs,133Ba;241Am,152Eu;109Cd,88Y,57Co及24Na的4组放射性标准溶液,在建立的效率校准系统上,校准了LaBr3(Ce)在线监测仪的效率。在反应堆一次异常情况分析中,已校准的LaBr3(Ce)元件破损监测仪对关键核素的现场分析结果与HPGe的取样分析结果一致,表明效率校准结果准确,校准方法可靠。

LaBr_3∶Ce晶体生长及物理特性的研究

利用垂直Bridgman法生长了尺寸为25 mm×80 mm的LaBr3∶3%Ce晶体,晶体的熔点为786℃,XRD表明晶体存在(100)解理面,晶体的择优生长方向为[001]。热膨胀测试表明晶体[100]方向热膨胀系数比较大,在室温至600℃范围内平均热膨胀系数达22.9×10-6/K。晶体经加工后,透过率可达到65%。室温下晶体的光致发光呈双发射峰,分别位于358 nm和380 nm。晶体呈单指数衰减,衰减极快,衰减时间拟合为18.3 ns。

用MC软件模拟计算LaBr_3(Ce)探测器对MB容器中气态β^+粒子湮灭γ光子的探测效率

用蒙特卡罗软件MCNPX版本模拟计算了同一尺寸的溴化镧探测器对不同体积的MB容器中β+粒子的探测效率和计数率,以及不同尺寸的探测器对同一MB容器、同一探测器在同一体积的MB容器中处于不同深度时对β+粒子的探测效率和计数率,根据计算结果,确定了MB容器的最佳体积和探测器在MB容器中的最佳位置,并和NaI(Tl)探测器模拟的结果进行了比较,结果显示,LaBr3(Ce)探测器对MB容器中β+粒子的探测效率比NaI(Tl)要高。

LaBr3（Ce）晶体阵列γ相机设计

设计了一款基于16×16LaBr3(Ce)晶体阵列耦合H9500型PSPMT的y相机,读出电路采用DPC方案。测试结果表明:DPC电路中心区域定位能力较好,在边缘区域显示出压缩效应;泛场图中心区域约7×8的晶体阵列可清晰地被区分,但边缘区域出现了明显的压缩效应;对于1.1×10^5Bq的137Cs源,经过10min能够观测到源的存在;放置于距离入射窗口77cm的3.7×10^5Bq的152Eu源,相机能够比较准确地判断源的相对方位,但在重建图片中存在伪影。

LaBr_3(Ce)γ谱仪在燃料元件破损监测中的应用研究

为了实现用LaBr_3(Ce)γ谱仪实时监测压水堆燃料元件的破损,对该谱仪系统在燃料元件破损监测中的几个关键问题进行了研究。通过实验测试与蒙特卡罗(MC)模拟计算,提出了使用LaBr_3(Ce)γ谱仪测量一回路冷却剂中裂变产物^(135)Xe和^(88)Kr的活度浓度来判断燃料元件是否发生破损的方法,并对该方法进行了验证。对某反应堆一回路冷却剂进行测量的结果表明,基于LaBr_3(Ce)γ谱仪的燃料元件破损监测方法可有效避免监测中的干扰因素的影响,降低了定量测量中的不确定度。

LaBr_3:Ce探测器对低能γ射线角响应研究

建立以探测器前表面中心和探测器体心为参考原点的两种几何模型,研究了Saint-Gobain Brillan Ce380探测器对^(241)Am、^(133)Ba、^(137)Cs源γ射线在15 cm、25 cm、35 cm处由0~90°范围内入射能量沉积脉冲高度谱,通过源峰探测效率的差异表征角响应的变化。实验结果表明:该探测器对低能γ射线响应随入射角度的增大呈递减趋势,源峰探测效率最大变化约达30%,并随源距离的增加各向异性程度逐渐减弱。此结果可为LaBr_3:Ce探测器检测未知核材料及其剂量水平提供修正参考。

LaBr3:Ce晶体中包裹体的性质及成因探究

LaBr3:Ce单晶拥有优良的闪烁性能,但是,一些微缺陷(例如包裹体)经常出现在晶体中,这种包裹体对晶体的闪烁性能有一定的不利影响。通过Bridgman垂直下降法生长得到LaBr3:Ce晶体,发现包裹体主要出现在晶体生长的尾部,偏光显微镜下显示存在两种包裹体,一是气孔,二是固体颗粒。X射线衍射、差热分析和拉曼光谱分别测试了含有包裹体和不含包裹体的晶体样品,然而没有发现不同于LaBr3:Ce基体的成分。因此,推测包裹体是结构和组分与基体几乎完全相同的物质组成,根据测试结果,包裹体的形成可以用组分过冷理论来解释。

LaBr3(Ce)闪烁体APD前端读出设计

本文以雪崩光电二极管为小体积Labr_3(Ce)闪烁体的光电读出器件,并设计低噪声电荷灵敏前置放大器与雪崩光电二极管进行匹配组成完整前端探头,可应用于便携式小体积能谱仪中。雪崩光电二极管的增益、暗电流和结电容易受两端偏置电压影响,而这些特性的变化将影响能谱的读出效果。为此在不同的偏置电压下,测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。当偏置电压为380 V时,对能量为662 keV的γ射线的最佳能量分辨为3.97%。

基于LED的LaBr_3:Ce^(3+)闪烁γ谱仪稳谱技术研究

针对基于LED的LaBr_3:Ce^(3+)闪烁γ谱仪稳谱技术进行研究,介绍了稳谱原理,搭建了硬件测量系统,利用计算机编程控制,通过标定保持待测能区不变时参考峰位随温度变化曲线,达到了非线性稳谱目的,实测稳谱效果在温度0~50℃变化时偏离不超过±1道.

地层元素n-γ测井中LaBr_3:Ce探测器响应数值蒙卡模拟

随着地层元素测井的发展,提高探管中探测器分辨率是技术人员研发重点之一。近年来,LaBr_3:Ce闪烁探测器凭借优良响应性能逐渐在中子测井领域推行。基于蒙特卡洛方法,对比分析了LaBr_3:Ce、NaI和BGO探测器对不同能量γ射线的沉积谱,并建立地层测井模型,采用D-T脉冲中子源和LaBr_3:Ce探测器对H、O、C、Fe等地壳元素γ特征能谱进行分析,设置4组晶体尺寸观测探测效率的变化。模拟结果表明:LaBr_3:Ce和BGO探测器能量响应明显优于NaI探测器,LaBr_3:Ce特征峰相对探测效率最高,因此进行常见地层元素分析时选择LaBr_3:Ce晶体。

基于LaBr_3(Ce)的蒸汽发生器泄漏率监测仪

介绍用于核电厂蒸汽发生器泄漏率监测的配以LaBr_3(Ce)探测器的新型检测仪。通过对LaBr_3(Ce)探测器与NaI(Tl)探测器能量线性、能量分辨率、探测效率和温度影响等性能特性的对比分析,显示了LaBr_3(Ce)探测器的良好性能。研究表明:配以LaBr_3(Ce)探测器的蒸汽发生器泄漏监测仪将可能逐渐替代在用的配以NaI(Tl)探测器的蒸汽发生器泄漏监测仪。

NPTool模拟NaI（Tl）和LaBr3（Ce）闪烁体探测器试验研究

应用NPTool开源模拟代码进行Monte Carlo数值模拟,计算NaI(Tl)和LaBr3(Ce) 2种闪烁体探测器对不同能量伽马射线的能量沉积谱,分析闪烁体探测器的能量分辨率和探测效率。通过计算和分析结果与试验获取的NaI(Tl)和LaBr3(Ce)闪烁体探测器的测试参数的对比,表明NPTool开源代码可以应用于闪烁体探测器的设计和数值模拟。该研究结果为闪烁体探测器的应用打下了基础。