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利用LaBr3(Ce)伽马谱仪直接测定铀矿体中铀含量的方法吴永鹏;汤彬;程建平;梁永顺;王哲【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2012(036)003【摘要】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索的定量分析误差也在8.5％以内.%Lanthanum bromide scinlillalor, namely LaBr,(Ce) , is a new detector which has excellent comprehensive performance for detecting gamma-ray. However, LaBr3 (Ce) detector fails to measure the fine structure of gamma-ray spectrum from the uranium-bearing ore body for its limited energy resolution, and the spectrum measured doesnt show the characteristic peaks which are directly related to uranium content. Under such circumstances, the development of a technique which can determine uranium content directly is necessary. The authors measured a series of hard rock radionuclide-bearing ore bodies using a LaBr3(Ce) probe made in China, and determined uranium content directly by relative analysis combining energy window with linear regression based on 234Pam, 1.001 MeV characteristic energy and, as aresult, obtained satisfactory results, which show that the relative error is less than 10.0% for uranium content over 99 ×10-6, and the error is less than 8.5% for other main radionuclides.【总页数】4页(P414-417)【作者】吴永鹏;汤彬;程建平;梁永顺;王哲【作者单位】清华大学工程物理系,北京 100084;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013;清华大学工程物理系,北京 100084;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】P631;P632【相关文献】Br3(Ce)γ谱仪在燃料元件破损监测中的应用研究 [J], 覃国秀;刘玉娟;张怀强;吴和喜2.用LaBr3(Ce)γ谱仪实时监测反应堆回路水放射性 [J], 覃国秀;陈细林;代传波;郭晓清3.采用NaI(Tl)γ谱仪对含铀矿体的直接铀定量方法 [J], 吴永鹏;汤彬;程建平;王哲;梁永顺4.基于LED的LaBr3：Ce3＋闪烁γ谱仪稳谱技术研究 [J], 屈世骏;陈凌5.溴化镧(LaBr3∶Ce)γ谱仪前端读出电子学电路 [J], 陈彦丽;谭新建;卢毅;宋朝晖;易义成;渠红光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
LaBr_3(Ce)探测器本征放射性及其对探测限的影响研究近年来,随着核能与核技术应用的不断发展,人们对复杂γ能谱测量分析的需求也越来越大。
目前国内使用的γ能谱测量系统大多是基于NaI(Tl)探测器或HPGe探测器的。
Na I(Tl)探测器能量分辨率较低,无法分析复杂γ谱线中放射性核素的种类和含量;HPGe探测器虽然具有很好的能量分辨率,但探测效率低,且需要液氮制冷,使用成本较高,不易携带。
新型卤化物闪烁体LaBr3(Ce)探测器以其很好的能量分辨率(<3%@661.7KeV)和快速时间响应及高探测效率受到了特别的关注,而且在很多场合都能替代NaI(Tl)探测器和HPGe探测器。
但是由于LaBr3(Ce)探测器自身携带放射性核素138La和227Ac,因此它具有较强的本征放射性本底。
为了能够更好地使用LaBr3(Ce)探测器,我们必须对其本征放射性进行测定计算,特别是在低放射性测量的情况下,准确定量计算其本征放射性,具有重要意义。
在γ能谱测量中,LaBr3(Ce)探测器的本征放射性和环境本底是测量谱线中的重要组成部分。
当通过γ谱线对低放射性核素的含量和活度进行定性和定量分析时,本征放射性会产生直接影响。
因此,为减少本征放射性对测量结果产生的干扰,获取测量样品的有效净峰面积,就需对测量的能谱数据进行光滑和本底扣除等处理,并计算本征放射性在环境测量中对本底的贡献。
同时,为了进一步探究LaBr3(Ce)探测器探测低水平放射性的能力,还需要在本征放射性存在的情况下对低放射性水平的核素的最小可探测活度MDA的影响进行研究。
本文的研究依托于科技部重大科学仪器设备开发专项:大批量人群核辐射剂量快速检测系统(项目编号:2012YQ180118),在调研整理关于LaBr3(Ce)探测器的特性及各种本底扣除方法的基础上,主要开展的研究工作和成果如下:1)开展对LaBr3(Ce)探测器的基本特性的研究,获取到LaBr3(Ce)探测器的能量分辨率、探测效率、温度特性、高压特性,特别是本征放射性。
闪烁伽马能谱测量实验报告一、实验目的1.熟悉闪烁探测器的工作原理和使用方法。
2.了解伽马射线的特性和能谱分析的原理。
3.掌握使用闪烁探测器进行伽马能谱测量的技巧。
二、实验原理1.闪烁探测器的工作原理闪烁探测器是利用物质受到射线激发后产生荧光闪烁而测量射线的一种仪器。
当射线入射到闪烁体中时，闪烁体中的原子或分子被激发，由于能级的跃迁导致能量的差异，从而发出可见光。
通过光电倍增管将光电转换为电信号，进而进行电子学测量和处理。
2.伽马能谱的特性伽马射线是一种高能射线，具有穿透性和能量范围广的特性。
根据射线的能量，不同的射线在闪烁体内产生的闪烁光强度也不同，从而形成能谱。
3.测量方法通过将待测样品放置在闪烁探测器前，待测伽马射线与闪烁体发生相互作用并产生闪烁光。
光信号经过光电倍增管转换为电信号，再经过放大和测量电路进行测量和分析。
三、实验步骤1.打开仪器电源，预热一段时间，使仪器稳定后，将准直孔对准探测器，并调整探测器与准直孔之间的距离。
2.将样品放置于准直孔后，在样品的右侧放置标样。
3.调整电压和增益，使仪器工作在最佳状态。
4.打开计算机并启动相应的数据采集软件，进行数据采集。
5.启动伽马射线源，待稳定后开始测量。
四、实验结果与数据处理将测得的数据导入计算机，通过数据处理软件进行能谱分析。
根据能谱图可以得到伽马射线的能量分布情况，进一步分析样品中是否存在特定的伽马射线。
五、实验讨论与分析根据能谱图可以看出不同的伽马射线对应的峰位和峰面积，分析样品中存在的放射性核素和相应的伽马能量。
六、实验结论本次实验熟悉了闪烁探测器的工作原理和使用方法，了解了伽马射线的特性和能谱分析的原理。
通过实验测量并分析了闪烁伽马能谱，初步掌握了使用闪烁探测器进行伽马能谱测量的技巧。
七、实验总结本次实验中，通过操作仪器和进行数据处理，深入了解了闪烁伽马能谱的测量原理和方法。
但在实验中还存在一些问题，如测量的准确性和数据处理的复杂性等，需要进一步学习和探讨。
光电探测器光谱响应度的测量光谱响应度是光电探测器的基本性能之一，它表征了光电探测器对不同波长入射辐射的响应。
通常热探测器的光谱响应比较平坦，而光子探测器的光谱响应却具有明显的选择性。
一般情况下，以波长为横坐标，以探测器接受到的等能量单色辐射所产生的电信号的相对大小为纵坐标，绘出光电探测器的相对光谱响应曲线。
典型的光子探测器和热探测器的光谱响应曲线如图1－1所示。
一、实验目的（1）加深对光谱响应概念的理解； （2）掌握光谱响应的测试方法；（3）熟悉热释电探测器和硅光电二极管的使用。
二、实验内容（1）用热释电探测器测量钨丝灯的光谱辐射特性曲线； （2）用比较法测量硅光电二极管的光谱响应曲线。
三、基本原理光谱响应度是光电探测器对单色入射辐射的响应能力。
电压光谱响应度()λV ℜ定义为在波长为λ的单位入射辐射功率的照射下，光电探测器输出的信号电压，用公式表示，则为()()()λλλP V V =ℜ （1－1）而光电探测器在波长为λ的单位入射辐射功率的作用下，其所输出的光电流叫做探测器的电流光谱响应度，用下式表示()()()λλλP I i =ℜ （1－2） 式中， P (λ)为波长为λ时的入射光功率；V (λ)为光电探测器在入射光功率P (λ)作用下的输出信号电压；I (λ)则为输出用电流表示的输出信号电流。
为简写起见，()λV ℜ和()λi ℜ均可以用()λℜ表示。
但在具体计算时应区分()λV ℜ和()λi ℜ，显然，二者具有不同的单位。
通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射，然后测量在各种波长辐射照射下光电探测器输出的电信号V (λ)。
然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率P (λ)需要利用参考探测器（基准探测器）。
即使用一个光谱响应度为()λfℜ的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。
大面积塑料闪烁探测器剂量线性测量及修正作者：黄秋方方丁卫撑杨勇张从华来源：《中国测试》2015年第06期摘要：针对γ射线剂量增大时，大面积塑料闪烁探测器剂量线性会变差这一问题，采用能谱测量方式对塑料闪烁探测器的剂量线性进行修正。
首先在单能辐射场中，探测器通过能谱测量电路在上位机形成辐射场能谱，然后按照能量线性规律算出每道址的权重因子，以标准剂量仪所测剂量率为参考值得到修正公式，接下来对待测辐射场进行能谱采样，根据每道计数和修正公式，得到修正后的总计数率和剂量率，从而对塑料闪烁探测器的剂量线性进行修正。
结果表明：经过修正以后，在137Cs辐射场中剂量测量最大相对误差由-24.32%变为-6.90%，在60Co辐射场中最大相对误差由-72.22%变为-27.78%。
可以看出，经过修正的探测器剂量线性得到很大改善，可为辐射场中γ射线剂量的准确测量提供技术参考。
关键词：塑料闪烁探测器；剂量线性；能谱测量；修正文献标志码：A文章编号：1674-5124（2015）06-0030-040 引言塑料闪烁体是一种用途较为广泛的有机闪烁体，具有发光时间短、光传输性好、稳定、形状及尺寸不受限制、容易制造、成本低、耐辐射性好等特点。
通常采用塑料闪烁体、光电倍增管、分压器配合使用测量γ射线，大面积塑料闪烁探测器可用于大面积γ射线检测装置，核电站、核设施等场所车辆、人员及衣物的γ射线侦检装置，大型工具污染测量、反恐放射性测量及放射性材料探测装置等。
标准IAEA-1312和GB/T 24246——2009《放射性物质与特殊核材料监测系统》都用到了大面积塑料闪烁探测器。
在对大面积塑料闪烁探测器进行测量时，随着所受辐射剂量的变大，其剂量线性会变差。
这不仅会限制探测器的应用范围，也会影响测量结果，因此有必要对其剂量线性进行修正。
然而，国内外对大面积塑料闪烁探测器剂量线性的研究较少，如文献[3]研究了塑料闪烁探测器对中子和γ射线信号脉冲形状的辨别力，文献[4]对光电倍增管坪曲线、探测器效率、电源模块直流输出等进行了测试，但都没提到大面积塑料闪烁探测器的剂量线性问题。
第46卷第7期 人工晶体学报Vol.46 No.7 2017 年7 月________________________JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS______________________July,2017大面积LaBr3:Ce闪烁探测器伽马灵敏度和时间响应测量胡孟春，李忠宝，刘建，甫跃成，章法强，王文川，张建华，唐登攀，李如荣，陈力雄，黄雁(中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳621900)摘要:在6%〇放射性标准源场中，对国内新研制的大面积LaBr3:C e闪烁探测器伽马灵敏度进行了测量，并用GD100光电管分别与LYSO:Ce、ST401闪烁体构成闪烁探测器的伽马灵敏度进行了对比分析;应用CTC-67型三通道的ns 快脉冲辐射源对这种大面积新型闪烁晶体本身的时间响应特性进行了测量。
实验测量结果表明:直径76 mm的大面积LaBr3:C e闪烁探测器伽马灵敏度与LYSO:Ce、ST401闪烁探测器的同体积归一灵敏度比分别超过5和200;时间响应前沿2.56 ns，后沿56 ns，半高宽23.56 ns，衰减时间25.45 ns。
关键词:无机闪烁体;LaBr3:Ce;闪烁探测器;灵敏度;时间响应中图分类号:L812，TL816,078 文献标识码:A文章编号:1000-985X(2017)07-1215-05 Measurement of 7 Sensitivity and Time Response of the LargeArea LaB r3• Ce Scintillation DetectorHU Meng-chun,LI Zhong-bao,LIU Jian,FU Y ue-cheng, ZHANG Fa-qiang,W A N G W en-chuan, ZHANG Jian-hua,TA N G Deng-pan, LI Ru-rong, CHEN Li-xiong,HUANG Yan(Institute of Nuclear Physics and Chemistry, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China) Abstract ：The7sensitivity of a large area LaBr3:Ce scintillation detector was measured in a60Co standard source field,and was compared with the sensitivities of scintillation detectors which were made up of GD100 photoelectric tube and LYSO-Ce or ST401 scintillator,the time response waveform of this LaBr3:Ce scintillator was measured with a nanosecond pulse radiation source.As is shown in the measuring results,the ratio of volume normalized sensitivity of the LaBr3:Ce scintillator to those of LYSO •Ce scintillator and ST401 scintillator is bigger than5 and200, respectively.The front edge,full width at half maximum (FWHM),back edge and decay time evaluated from the measured time response waveform of the LaBr3：Ce scintillator are2.56 ns, 56 ns, 23. 56 ns and25.45 ns,respectively.Key words: inorganic scintillator; LaBr3:Ce; scintillation detector; sensitivity; time response1引言掺铈溴化镧（L aB y Ce)无机闪烁体是近年来出现的平均原子序数高，对7射线具有较高的阻止本领，同时兼具高光输出和快响应特性的无机闪烁体，在低能物理和安检、医学成像方面具有非常广阔的应用前 景[1’2]。
LYS0:C e是应用相对成熟发光产额高的无机闪烁体代表之一;ST401是应用非常成熟的有机塑料基金项目：中物院科学技术发展基金(2014A0103002);中物院科研专项基金(902-301)作者简介:胡孟春（1963 -)，男，湖南省人，研究员。
1216人工晶体学报第46卷闪烁体代表之一。
国内外应用相对成熟的掺铈溴化镧（L aB v Ce )，较大直径为50 mm [3_6]，为了使获得的伽 马辐射信息统计涨落更小，国内新研制出了直径达76 mm 的大面积L aB v C e 闪烁体。
本工作以该大面积 L aB v C e 闪烁体与GD 100光电管构成闪烁探测器，对其伽马灵敏度进行测量，并与同一 GD 100光电管分别 配LYSO : Ce 、ST 401闪烁体构成闪烁探测器的伽马灵敏度进行对比分析;应用C rC -67型三通道的n s 快脉冲 辐射源对这种大面积新型闪烁晶体本身的时间响应特性进行测量。
为相关领域应用直径76 mm 的大面积 L aB v C e 新型闪烁体提供数据参考。
2三种闪烁晶体基本特征参数比较根据公开文献发表的有关数据，可以将L aB v Ce [7_1G ]、LYSO : Ce [11_13]、ST 401[14_17]S 种闪烁体的密度以及 光产额、衰减时间、发光峰位范围等基本特征参数归纳见表1。
表1 LaBr3: Ce 、LYSO: Ce 、ST 401三种闪烁体的基本特征参数Table 1 Basic characteristic parameters of the LaBr 3： Ce, LYSO ： Ce, ST401 scintillatorsScintillantDensity/g • cin -3Photoyield ph/MeV Decay time/ns Lightening peak/nm LaBr3: Ce5.261000 6300016 35380LYSO ： Ce7.127000 3400038 41397 418ST401 1.055500 6600 2.8423由表1可以看出三种闪烁体中:L aB v C e 闪烁体的发光产额最高，ST 401闪烁体的衰减时间最小。
3三种闪烁探测器的伽马灵敏度测量比较3.1辐射源情况和闪烁探测器简介伽马辐射源为6°C o 放射线标准辐射场，6°C o 级联发射的两条射线能量相近（1.17 MeV 、l . 33 MeV )、分 支比几乎一样（99.93%、99.98%)，一般看作是能量为1.25M eV 的单能射线源[18_2°]。
为了对新研制的直 径达76 mm 大面积L aB v Ce (实物照片见图1)闪烁探测器的伽马灵敏度有直观比较，特挑选应用相对成 熟、发光产额高、直径达95 mm 的LYSO : C e 闪烁体和应用非常成熟、时间响应快、直径达100 mm 的ST 401 闪烁体进行对比测量。
应用GD 100光电管分别与L aB v Ce 、LYS 0: Ce 、ST 401三种闪烁体配合构成三种闪烁 探测器，每种闪烁体选用两种厚度，GD 100光电管是光阴极灵敏直径达100 mm ，最大脉冲线性电流超过10 A ，时间响应n s 级，在脉冲辐射测量中常应用到的光电转换器件。
3.2探测器的伽马灵敏度获取方法闪烁体配合GD 100光电管构成闪烁探测器作为电流型探测器，这里探测器的灵敏度是直接用探测器输出净电流与探测器位置处引起探测器电流输出的辐射粒子注量率的比值来表征[21]，探测器输出净电流是有辐射源照射情况的探测器输出电流扣除无辐射源照射同情况下的探测器本底输出，该本底输出一般主要是探测器的暗电流。
实验用6517A 微电流仪测量探测器输出电流。
同时用两种方法获得测点注量率:按照6°Co 放射源的出厂活度和出厂时间等数据应用放射性衰减规律推算出源的强度，再结合源与测点距离数据得到;使用热释光片测量测点伽马吸收剂量，再按照吸收剂量与射线能量、质能吸收系数、测点注量的关系 结合剂量测量时间进行推算得到[22_25]，两种方法得到的注量率相互印证且一致，测点离源中心1 m 处的注 量率为4.06E +07 crrT2 •厂1。
依据探测器输出电流的情况，调整探测器离源的位置，ST 401探测器输出电图1新研制的直径达76 m m 大面积 LaBr 3:C e 闪烁体实物照片 Fig . 1 Material photo of the new developed large-area LaBr 3 * Ce with diameter of 76mm第7期胡孟春等:大面积LaBr 3: C e 闪烁探测器伽马灵敏度和时间响应测量12170.0-20 0 20 40 60 80 100 120 140Time/ns 图2直径76 mm 厚度10 m m 的LaBr 3: Ce 闪烁探测器时间响应特性测量典型波形 Fig . 2 Typical measured waveform of the time response of the 76 mm diametral and 10 mm thick LaBr 3 * Ge scintillation detectors4.1辐射源情况和测量系统简介本工作时间特性测量系统与通常的时间响应测量系统[3()32]基本相似，应用crc-67型三通道的ns快脉冲辐射源，对样品闪烁探测器的时间响应特性进行测量，样品闪烁探测器由直径76 mm 厚度10 mm 的大面积L aB v C e 闪烁体配合亚n s 级快响应的透紫GD40光电管构成。
三通道脉冲发生器的纳秒通道，其技术参数为:脉冲半宽度为1.5〜2.2 n s ，辐射平均能量 200k e V ，最大能量0.75 MeV;使用的快响应透紫GD40光电管无晶体时测量的输出脉冲半高宽约2 ns ， 上升前沿约1.8 ns ，后沿约2 ns 。
