_能谱分析中不同形状体源的探测效率研究

CdZnTe核探测器性能测试研究作者姓名：孙浩学号：201306020207指导教师：周建斌摘要本文主要研究基于平面CZT晶体开发的DT-01B系列探测器的能谱响应性能。

通过改变多道能谱仪的参数偏置电压，脉冲成型时间等。

以及对不同放射源的不同能谱响应情况做对比，来分析对CZT探测器性能造成影响的因素。

本文还讲述了CZT晶体的基本性质以及发展历史；介绍了CZT平面探测器的制备流程；CZT 探测器的优缺点；以及CZT核辐射探测器的种类，国内外的研究现状，工作原理等。

关键词：核辐射探测器；CdZnTe晶体；CZT核探测器；半导体探测器；Abstract：This paper mainly studies the energy spectrum response of DT-01B series detectors based on planar CZT crystal development. By changing the parameters of the multi-channel spectrometer bias voltage, pulse molding time. As well as the different radioactive sources of different energy spectrum response to do the comparison, to analyze the CZT detector performance impact factors. This paper also introduces the basic properties and development history of CZT crystal. The preparation process of CZT planar detector, the advantages and disadvantages of CZT detector, the types of CZT nuclear radiation detectors, the research status at home and abroad, and the working principle are introduced.Key words: nuclear radiation detector; CdZnTe crystal; CZTnuclear detector;Semiconductor detectors；目录CdZnTe核探测器性能测试研究 (1)第一章前言 (3)1.1引言 (3)1.2核辐射探测器的发展 (3)1.3 CdZnTe晶体材料 (5)1.4 CZT探测器结构 (6)1.4.1 MSM探测器 (7)1.4.2共面栅探测器 (7)1.4.3像素阵列探测器 (7)1.5 CdZnTe平面探测器的制备工艺 (8)1.5.1晶片表面处理 (8)1.5.2电极制备 (9)1.5.3钝化 (9)1.5.4快速退火 (9)1.6 CZT探测器的优缺点 (9)1.6.1 CZT探测器的优点 (9)1.6.2 CZT探测器的缺点 (10)1.7 CZT探测器的研究现状 (10)1.7.1 概述 (10)1.7.2 国内外研究现状 (11)1.7.3 CdZnTe探测器的发展及应用趋势 (12)第二章实验原理 (14)2.1 CdZnTe探测器的工作原理 (14)2.1.1 γ射线与物质的相互作用........................................................ 错误！未定义书签。

２０ ０ ６年毕业 于吉林 大 学粒 子物 理 与原 子 核物 理 专
业， 硕士 ， 助理研究 员
和正 电子在输运过程中又会产生光子 ， 由于所
】 】 Ｏ６
维普资讯
产 生 的次 级 光 子 和 电子 能 量 是各 不 相 同 的 ， 因
高斯展宽系数 ａ 一０和 ｃ 一０时 ， 一０ ０ ５ ，． ｂ ． ４２ ０ ０ ２ 或 ００ ７ ） ５８ ． ６８模拟计算源距为 ３ｍ时 ，ｉ ｈ ｃ ３ ｃ ｎ ×３ ｃ ＩＴ ） ｉ ｈＮａ（ １晶体 测能量 为 ０ ６ ２ １ １３ ｎ ． ６ 、． ７
ＭＣ ＮＰ能 峰 展 宽 的 Ｎａ 探 测 效 率 研 究 ｌ
周 银 行 马 玉 刚 ，
（． １ 中国工程物理研 究院核物理与化 学研 究所 ， 四川 绵阳 ９ ９２ ５ １— １ 信箱 ２ 吉林大学 物理学 院， ． 吉林 长 春 １０２） ３０ ３ ６ １０ ￣ ２ ９ ０
摘要： 本文利用 光子和 电子 耦合 输运 ＭＣ程 序 的 电子 脉 冲计 数类 型 的能 峰展 宽模 拟计 算 了 Ｎａ Ｉ （ １探测器 的 能谱 ， Ｔ） 与实验测量的能谱符合 较好 。然后 利用 ＭＣ ＮＰ计 算 了 Ｎ ＩＴ１对 不 同能 量 射 ａ（ ） 线的探测效率 （ 总 比）结果 与实验值一致 ， 峰 ， 验证 了这种计算方 法用 于模 拟 Ｎａ（ Ｉ对 能谱 的探测效 ＩＴ ）
率 是 可行 的 。
关键 词 ： ＩＭＣ Ｐ， Ｎａ￣ Ｎ 能峰展 宽 ； 射线 ； 探测效 率 ； 峰总 比
中图分 类号 ： ０２ ２ １ ４ ． 文 献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ５—９ ４ ２ ０ ）６１ ６ －３ ２８０ ３ （０ ７ ０—０ １０

影像核医学与分子影像试题及答案一、单选题（25题1分/题）B1关于核医学内容不正确的是：ASPECT是单光子发射计算机断层B核医学不能进行体外检测CPET是正电子发射计算机断层D核医学可以治疗疾病E99m Tc是常用的放射性药物B2 脏器功能测定、脏器显像以及体外放射分析等其共同原理是：A 动态分布原理B 射线能使物质感光的原理C 稀释法原理D 物质转化原理E示踪技术的原理E3 图像融合的主要目的是A判断病灶大小和形态B 病灶区解剖密度的变化C 病灶区解剖形态的变化D 提高病灶的分辨率E 帮助病灶的定位C4 体内射线测量通常测量A α粒子B β粒子C γ粒子Dβ+粒子E 中子C5 核医学射线测量探头中通常包括A 射线探测器和脉冲幅度分析器B 自动控制和显示系统C、射线探测器和前置放大器D前置放大器和脉冲幅度分析器 E 脉冲幅度分析器和计数率D6 1uci表示A、每秒3.7×1010次核衰变B、每秒3.7×107次核衰变C、每秒3.7×105次核衰变 D 、每秒3.7×104次核衰变E、每秒3.7×103次核衰变B7 决定放射性核素有效半衰因素是A 粒子的射程B 物理半衰期和生物半衰期C 淋洗时间间隔D 断层重建方式E 测量系统的分辨时间A8 甲状腺I显像时用那种准直器：A高能通用平行孔准直器B低能通用平行孔准直器C低能通用高分辨率准直器D、针孔准直器E任意B9 放射性核素肝胶体显像病人准备包括A清洁口腔B 无需任何特殊准备C 空腹过夜 D 隔夜灌肠E 术前饮水E10 哪项描述肾静态显像原理是不正确的A 肾静态显像的显像剂为99m Tc（Ⅲ）二羟丁二酸B DMSA主要聚集在肾皮质，注药后10分钟肾摄取达高峰C 在1h肾摄取血中DMSA的4%-8%，其中50%固定在肾皮质D 静脉注射1h后，12%DMSA滞留于肾皮质内并保留较长时间，30%-45%排出体外E 注药后3-4h进行显像，以避免显像剂中排泄快的那一部分在肾盏肾盂和集合管内的放射性对皮质显影的干扰B11 肾图a段描述正确的是A a段为聚集段，即静脉注射示踪剂后急剧上升段Ba段为出现段，此段放射性主要来自肾外血床，80%来自肾小管上皮细胞的摄取，它的高度一定程度上反映肾血流灌注量C、a段为排泄段D、此段放射性主要来自肾内血床E、10%来自肾小管上皮细胞的摄取C12 临床上为鉴别瘤治疗的疤痕与肿瘤复发病灶，最为有效的方法是：A X-CT BMRI C 18F-FDG PETD 常规X线摄片E 超声检查D13 哪种显像剂可用于肾上腺髓质显像A131I –马尿酸B、131I –氨基酸C 、131I -6-胆固醇D、131I –MIBGE、131I- HIPC14心肌灌注显像极坐标靶心图，是根据下列那种图像制成：A 垂直长轴图像B 水平长轴图像C 短轴断层图像D 冠状断层图像E LAO30-45D15 淋巴显像目前最常用的放射性药物A 99m Tc-硫胶体B 99m Tc-HASC 99m Tc-脂质体D 9、9m Tc-右旋糖酐E 99m Tc-植酸钠D16 关于耻骨下方位骨显像描述正确的是A 疑有尾骨病变B 使用针孔准直器C 患者取仰卧位D探头置于检查床下方E双腿并拢，脚尖相对D17显像剂在病变组织内的摄取明显低于周围正常组织，此种显像是：A动态显像B、早期显像C阳性显像D阴性显像E平面显像C18 131I治疗甲亢确定剂量时，哪项是应考虑增加剂量的因素A 病程短B未经任何治疗C 结节性甲状腺肿 D Graves病E 年龄小B19 下列哪项是诊断尿路梗阻的依据：A肾脏指数>45% B半排时间>8分钟C峰时<4.5 D峰值差<30%E 分浓缩率<6%D20 骨肿瘤病灶浓聚放射性药物153Sm-ED TMP的机理是A 抗原抗体反B 配体受体结合C 肿瘤细胞特异摄取D病灶部位骨代谢活跃形成的放射性药物浓聚E 放射性药物是肿瘤细胞的代谢底物A21 对于患者的防护，核医学技术人员最关心的是A 实践的正当性与防护的最优化B 患者的年龄与体质C 配合医生做好核医学诊断和治疗D 职业人员的受照剂量E 、放射性废物的收集管理A22 18F-FDG的显像示病灶局部葡萄糖代谢率增高可能是A 脑瘤复发或残留B 、瘢痕组织C 、放疗效果良好D 、化疗效果良好E 、肿瘤坏死C23门控心血池显像时，应用下列那种显像剂图像质量最好：A 体内法标记RBCB 混合法标记RBC C 体外法标记RBC D99m Tc –HAS E、99m Tc -DTPAE放射性药物的放化纯度C24 “弹丸”注射的正确描述是A、“弹丸”不要求特定剂量下体积不超过1ml B 、“弹丸”要求特定剂量下体积随意C、“弹丸”要求特定剂量下体积不超过1mlD 、“弹丸”要求大剂量下体积尽可能超过1mlE 、“弹丸”要求特定剂量下体积尽可能大D25 静脉注射肝胆显像剂被肝的何种细胞吸收：A、肝巨噬细胞B、胆管细胞C血管上皮细胞D、肝细胞E、转移性肿瘤细胞核医学试题D 1.下列核素中,哪一种不发射β射线?A.I-131B.P-32C.Au-198D.Tc-99mA2.放射性核素衰变衰变的速度取决于____。

第 29 卷 第 2 期
2005 年 2 月
高 能 物 理 与 核 物 理
HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS
Vol. 29 , No. 2 Feb. , 2005
γ 射线的长管体源的 Na I( Tl) 对 6. 13Me V2 探测效率的测量
石宗仁1 ;1 徐 1 丁声耀1 王顺庆2 郭智荣2 左亮周2
ρ , LW = L 其中 ρ是在一回路中 1kg 水含16N 的核数 .
( 10)
3 测量方法
探测系统由探测器 、 电子学线路 、 数据获取 3 部 分组成 . NaI ( Tl ) 闪烁体为 <2″ × 2″ 的圆柱体 , 在其侧 面分别有 0. 2 ,1. 0 ,0. 2cm 厚的铜 、 铅、 不锈钢等用于 屏蔽低能γ 射线 ,以及由 6. 0cm 厚的玻璃纤维棉构 成的防热层 , 在其入射端有 3. 0cm 厚的玻璃纤维 棉 . 241Am - α薄膜源放置在 NaI ( Tl ) 顶部中心 , 用于 稳定光电倍增管和放大器等的增益 . NaI ( Tl ) 闪烁体 和G DB2CA105 光电倍增管及其磁屏蔽层等放置在 0. 3 cm 厚 的 不 锈 钢 容 器 内 . 高 压 电 源 是 ORTEC2 456H , + 700V ; 从光电倍增管阳极引出负的电压脉 冲信号经电压灵敏型前置放大器 ORTEC2113 进入 μs. 数据获取 ORTEC 2572 放大器 , 时间常数 τ = 1 . 0 为计 算 机 系 统 , 谱 分 析 处 理 程 序 为 ORTEC 的 软 件 A30. 实验上用 1024 道 ADC 测 量 脉 冲 谱 , 道 宽 9keV. 含16N 的高压蒸气钢管的内外径分别是 20. 5 和

(3) 随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。
第1章 自然伽马能谱测井
• 三、自然γ辐射场的分布特征
• 1、源强密度：含有铀、钍、钾的岩石样品就是一
种分布在有限空间的伽马源；每种放射性核素的
活度和单位时间里发射的光子数成正比；伽马源
在单位时间里发射的光子总数称为源强；单位体 积的源强称为源强密度。 • 假设地层含有一种放射性物质，地层密度为ρ，每 克岩石中含有q克该种元素，每克核素每秒钟平均
第1章 自然伽马能谱测井
• 一、伽马射线与物质的相互作用
• 1、光电效应： γ光子与靶物质原子发生电磁相互 作用，结果是吸收一个γ光子，并将γ光子的能量 全部转移给某个束缚电子，该束缚电子摆脱原子 对它的束缚之后发射出来，这个过程称为光电效
应。
• 发生光电效应后光子消失。
第1章 自然伽马能谱测井
放出a个光子，则源强密度为： A aq
第1章 自然伽马能谱测井
• 2、无限厚均匀地层中γ射线的通量 • 为了便于研究，先考虑无限均匀放射性地层的原始
状态，即在尚未钻井之前地层中伽马射线的强度。
dV r
P
• 当伽马光子能量为1.5MeV时，纯水、石英、方解石
的线性吸收系数分别为0.0575cm-1、0.1444cm-1、 0.1404cm-1.
前面的计算知反散射γ光子的能量为0.184MeV。
• D为x射线峰，是由137Ba K层特征x射线通过光电效应 产生的，Ex=32keV。 • 由于能量为0.661MeV，所以不会发生电子对效应。
第1章 自然伽马能谱测井
• 6、放射性测量的统计性 • 放射性物质含有许多不稳定的原子核，每个原子核只有
E ( x p ) Gx p E0

由此决定物理分辨时间。
慢符合：成形脉冲宽度>108sec. ； 快符合：成形脉冲宽度<108sec. 。
快符合的符合曲线宽度主要 是脉冲时间离散的贡献。
1
DET1
60 Co *
2
DET2
n(td ) nco nrc
23
0
t
2．符合测量装置 1)、多道符合能谱仪
加速器带电粒子核反应：
d 3H 4He n 17.6MeV
2）用吸收法测得粒子的最大射程，再根据经 验公式求得其最大能量。对衰变伴有射线发 射的样品，一般都通过能谱的测量来确定核素 的含量。
43
5.4 射线能谱的测定
1. 单能能谱的分析 1) 单晶谱仪
常用NaI(Tl)，Cs(Tl)，Ge(Li)，HPGe等探测器
2) 单能射线的能谱
主过程：全能峰——光电效应＋所有的累 计效应；康普顿平台、边沿及多次康普顿散 射；单、双逃逸峰。
同步信号频率nco ；
不存在时间离散；
成形脉冲是理想的矩形波。
DL1 DL2
0
td
符合曲线的高度为nco ，半宽度为:
FWHM 2
由此决定电子学分辨时间为： FWHM/2 ＝ 。
电子学分辨时间与成形脉冲宽度、形状、符
合单元的工作特性等因素有关。
22
物理瞬时符合曲线： 探测器输出脉冲时间统计涨落引起的时间晃动； 系统噪声引起的时间晃动； 定时电路中的时间游动。
张立体角为4，减小了散射、吸收和几何 位置的影响。测量误差小，可好于1％。
流气式4正比计数器；(适用于固态放射 源)
内充气正比计数器和液体闪烁计数器； (适用于14C、3H等低能放射性测量，将14C、 3H混于工作介质中)

其次 ,将归一化的γ能谱乘以源强就得到计算
的能谱. 为此要计算探测器前表面的总源强. 当实际
源强 I0 已知 ,则探测器前表面的总源强 It 为
It = PiOn I0πr2 ,
(6)
式中 , PiOn 为粒子流入探测器前表面中心点的点通 量 , r 为探测器前表面半径. 由此在能量区间Δ E 内
的计数率 CΔE为
Pikλk Nk ( t) ,
(11)
i
式中 , Pik 为 k 核素第 i 条γ 射线发射分支比 ( k =
239 Pu ,240 Pu ,241 Pu ,237 U 和241 Am ; i = 1 ,2 , …, N ) ;λk 为
k 核素的衰变常数 ; Nk ( t) 为 k 核素在 t 时刻单位质
表面法线方向夹角余弦 ,则由流量与通量的关系式
J ( r , E , t , v) = | v | Φ( r , E , t) ,
(1)
3524
物 理 学 报
54 卷
得到体表面流量表达式为
∫∫∫∫ J ( S) =
J ( r , E , t , v) d vd Ed td S . (2)
图 2 半球壳模型
3526
物 理 学 报
54 卷
模型 2 为 Steve Fetter 模型[7] . 计算模型如图 3 探测器采用 ORTEC 公司的同轴型高纯锗探测
所示 ,探测距离 (从 Steve Fetter 模型的外表面到探测 器 ,它的外壳是 1127 mm 厚的铝壳 ,灵敏区是外径为
郝樊华 胡广春 刘素萍 龚 建 向永春 黄瑞良
(中国工程物理研究院核物理与化学研究所 , 绵阳 621900)
师学明 伍 钧

放射性测量方法复习题及答案1.什么是原子核的衰变？简述核衰变的三种类型、衰变机制及表达式。

&一衰变应分别说明三种方式；y跃迁应包括内转换电子发射；并说明特征X射线和俄歇电子发射的机理。

答：放射性同位素（核素）是不稳定核素,能自发地放出各种射线,转变成另外一种同位素（核紊通常，这个转变过程就叫原子核的衰变。

衰变之前的原子核叫母体（母核）；衰变之后的原子核叫子体（子核）。

大部分放射性同位素经历一次衰变后，其子体核仍然是放射性的，还要继续发生衰变，直到最后转变成稳定的同位素（核素）。

原子核衰变的类型包括：a-衰变、B-衰变、丫-跃迁；衰变又包括：厂-衰变、B *-衰变、电子俘获（EC）; Y-跃迁包括同质异能跃迁、内转换电子发射；电子俘获（EC）和内转换电子发射又都伴随特征x射线发射和俄竭电子发射。

a-衰变：一个a粒子就是一个氨原子核，由2个质子和2个中子组成。

母体核发射一个a粒子。

衰变产生的子体核质量数减少4,原子序数减少2:ar衰变：母体核是丰中子核，将1个中子转变成1个质子+ 1个电子和1个中微子。

中微子是电中性的，质量很小很小，可以忽略不及。

衰变前后母体核和子体核的质量数没有改变，子体核的原子序数增加1:；X ———十-+i^ + e + D n ―» p + e + u伊衰变：母体核是丰质子（缺中子）核，将1个（束缚的）质子转变成1个中子+ 1个正电子和1个中微子。

衰变前后母体核和子体核的质量数没有改变，子体核的原子序数减少1:—z A y + e+ +v p ^>n + e+ +v电子俘获（CE）:母体核是丰质子（缺中子）核，原子核中的1个质子从核外俘获1个壳层电子转变成1个中子+ 1个中微子。

衰变前后母体核和子体核的质量数没有改变，子体核的原子序数减少1；+ e ——> z-i^7 + v P + 4 ~n + vy-跃迁:绝大多数Y射线的发射是伴随着放射性核素的a衰变或。

公开中物院中子物理学重点实验室2013年度课题指南中国工程物理研究院中子物理学重点实验室中国工程物理研究院核物理与化学研究所2013年4月中国工程物理研究院中子物理学重点实验室目录一、概述 (1)二、重点课题 (1)三、一般课题 (5)四、概念研究课题 (10)五、培育课题 (13)六、说明 (15)附件1：课题管理办法附件2：课题申请书附件3：月度进展表中物院中子物理学重点实验室2013年度课题指南一、概述中物院中子物理学重点实验室（以下简称“实验室”）于2012年3月经我院批准、2012年5月挂牌进入试运行阶段，其挂靠单位为中物院核物理与化学研究所。

实验室着重面向核武器研发及战略科技任务中中子物理学方面的科学问题，通过开展前沿性、创新性的基础及应用基础研究，加强对外合作交流，与院外科学技术基础创新实现高效联接，推动中子物理学学科方向的发展。

实验室的研究工作主要面向三个研究领域：中子学参数、中子应用技术、中子源及射线探测技术三个。

为推动中子物理学界的开放和交流，实验室设立本年度实验室拟支持的研究课题包括：1　重点课题：原则上，研究周期为三年，总支持经费为100万~200万元，定向发布。

2　一般课题：原则上，研究周期为两年，总支持经费为30万~60万元，定向发布。

3　概念研究课题：原则上，研究周期一年，总支持经费为5万~10万元，定向发布。

4　培育课题：请参看本指南第五部分。

二、重点课题课题1.1: 重要裂变核素裂变瞬发中子谱测量技术研究所属方向：中子学参数研究目标: 以反应堆热中子源和加速器中子源为实验平台，开展中子诱发裂变瞬发高能中子谱测量技术研究，获得能量范围1∼10MeV的裂变瞬发中子能谱，能谱的不确定度：1MeV∼4MeV为7％，4MeV∼7MeV为7％∼15％，7MeV∼10MeV为15％∼25％。

研究内容：物理建模、数值模拟，为实验研究提供必要的参考；实验布局的优化，包括中子源的准直屏蔽系统、探测器屏蔽装置以及实验系统布局；开展探测系统、信号采集系统建立；在D-T中子源条件下，开展脉冲或直流模式下的三重符合测量技术研究，非裂变中子甄别技术研究；进行探测器的能量刻度和飞行时间谱的时间刻度，中子探测器和α探测器的效率标定；开展在堆热中子和D-T中子作用下裂变瞬发中子能谱测量实验研究；实验数据的处理。

238Pu低能光子源衰变γ能谱识别许旭;刘佳强;陆景彬;刘玉敏;马克岩;杨东;刘运祚【摘要】利用同轴P型高纯锗探测器,对X荧光分析的238 Pu低能光子源进行γ能谱分析,并对233 Pa、224 Ra、212 Pb、212 Bi及208 T l的特征γ射线进行分析,确定上述核素的来源.其中,233 Pa是生产238 Pu的原料237 N p的衰变产物,224 Ra、212 Pb、212 Bi及208 T l均为生产238 Pu的副产物236 Pu的衰变子核.能量为350、440、844、1014、1130、1266、1368、1454 keV的γ射线是α粒子轰击源封装材料引起原子核库伦激发或γ射线照射周边环境引起核激发产生.进行效率刻度后,使用γ能谱法计算各放射性核素的活度,并根据放射性平衡计算各放射性核素的质量.通过对238 Pu源γ能谱的分析,建立计算放射性同位素活度与质量的方法.%The gamma spectrum of 238 Pu low energy photon source which was used for X-ray fluorescence analysis was analyzed by using P-type coaxial HPGe detector .There were characteristic rays of 233 Pa ,224 Ra ,212 Pb ,212Bi and 208 Tl in the spectrum except the characteristic gamma rays of 238 Pu .233 Pa was the decay product of 237 Np ,which was the raw material used to produce238Pu .224Ra ,212Pb ,212Bi and 208Tl were the daughter nuclei of 236 Pu ,which was by-product in the process of 238 Pu's production .Gamma rays of 350 ,440 ,844 ,1014 ,1130 ,1266 ,1368 ,1454 keV were caused by coulomb exci-tation that alpha particles bombarded encapsulation materials of the source ,or nuclear excitation that gamma rays irradiated surroundings .After the basis of efficiency calibra-tion ,the radioactive activity of each radioactive nuclide was calculated by gamma rayspectrometry .The quality of each radioactive nuclide was calculated derived from the principle of radioactive equilibrium .Through the analysis of 238 Pu's gamma ray spec-trum ,the method to calculate the radioisotope activity and the purity of radioactive sources was offered .【期刊名称】《同位素》【年(卷),期】2017(030)004【总页数】10页(P249-258)【关键词】238Pu低能光子源;特征射线;γ能谱法;效率刻度【作者】许旭;刘佳强;陆景彬;刘玉敏;马克岩;杨东;刘运祚【作者单位】吉林大学物理学院,吉林长春 130012;吉林大学物理学院,吉林长春130012;吉林大学物理学院,吉林长春 130012;吉林大学物理学院,吉林长春130012;吉林大学物理学院,吉林长春 130012;吉林大学物理学院,吉林长春130012;吉林大学物理学院,吉林长春 130012【正文语种】中文【中图分类】O571.32238Pu放射性同位素是常见的人造放射源之一，为温差核电池常用的燃料，具有良好的辐射特性和物理特性，能满足空间辐射安全的要求，被制成放射性同位素热源广泛用于深空探测等领域[1-2]。

CdTe探测器能量刻度与探测效率的模拟计算姚馨博;吴金杰;王玉龙;陈成;王佳;杨扬【摘要】在实现对单能平行光子源的绝对测量之前,需要对CdTe探测器进行刻度.利用已知点源对CdTe探测器进行能量刻度,得到刻度曲线和能量分辨率,利用工业CT对CdTe探测器进行精确扫描,得到CdTe探测器内部结构,并以此为基础,利用MCNP5蒙特卡罗模拟程序建立CdTe探测器物理模型;计算20 ～150 keV能量段,能量间隔为1 keV每个能量点的探测效率,得到CdTe探测器的效率曲线图.发现CdTe探测器在低能段探测效率较高,但Te元素在27 keV和32 keV处产生了逃逸峰,探测效率有所下降,之后探测效率曲线呈现先上升后下降的趋势.%CdTe detector need to be scaled before it detects the single parallel photon source.Based on the energy calibration graph and energy resolution by standard point source,accurate internal structure by CT scanning and the results of physical model calculated by MCNP5 Monte Carlo code can be achived.The detector efficiency graph can be obtained on 1 keV step from 20 keV to 150 keV energy range.The detection efficiency is very well at lower energy range and becomes decline at the energy of 27 keV and 32 keV due to outcome of X-ray escape summits.Then the detector efficiency increases and then decreases with the growth of energy.【期刊名称】《计量学报》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】4页(P372-375)【关键词】计量学;CdTe探测器;探测效率;蒙特卡罗模拟;CT扫描【作者】姚馨博;吴金杰;王玉龙;陈成;王佳;杨扬【作者单位】浙江省计量科学研究院,浙江杭州310013;中国计量科学研究院,北京100029;中国计量科学研究院,北京100029;中国计量科学研究院,北京100029;成都理工大学,四川成都610059;中国计量科学研究院,北京100029;南华大学,湖南衡阳421000;中国计量科学研究院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TB98硬X射线调制天文望远镜卫星将用于探测宇宙超大质量黑洞，监测宇宙中宽波段X射线等。

2 系统设计
需要尽可能减薄主探测器和反符合探测器的封装材
便携式反康普顿 γ 探测系统设计主要包括探测
器的选取、结构设计及屏蔽体设计 3 个部分。
料,且应使用低 原 子 序 数 元 素 组 成 的 材 料。 本 文 采
用金属铍作为主探测器的外壳和反符合探测器的内
2.
1 探测器的选取
选取 主 探 测 器 需 要 兼 顾 分 辨 率、效 率 及 实 验 保
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的区间为高能区。
顿 γ 谱仪普遍采用 高 纯 锗 探 测 器 作 为 主 探 测 器、环
测器上发生能量 沉 积,逃 逸 的 散 射 γ 射线 又 在 主 探
体后,设备庞大厚重,无法实现移动式应用。曾国强
符合剔除掉;如果逃逸 的 散 射 γ 射 线 未 在 主 探 测 器
பைடு நூலகம்
效果的影响,获得了最 优 位 置

影响活度测量的几个因素
1．几何因素（探测器D、样品Y及探测器与样品的相对关系
2．探测器的本征探测效率 3．吸收因素（样品自吸收、探测器死层吸收、Y-C间介质吸收
样品自吸收系数 f ＝1－ni／no 4．散射因素（空气、测量盘、支架、铅室的正向散射和反散射） 5．分辩时间：有、无分辩时间时的计数率分别为n0 － n，
Ef＝Er Es＝Eγ—m0c2 Ed＝Eγ—2m0c2 湮灭合峰= 1.02MeV
三种相互作用与能量的关系
三种相互作用的主导能区
探测器周围材料的影响
探测器周围材料对 谱特性的影响
能量分辨率与峰宽
能量分辨率与描述峰宽的参数
R=FWHM/Ip
FWHM (Full Width at Half Maximum)
100
1000
E nergy [keV ]
10000
Ge和NaI（Tl）能谱的典型效率曲线
有源效率刻度缺陷和不足
–标准样品制备复杂、价格昂贵； –刻度程序耗费时间； –标准样品中放射源衰变，需要定期检测； –测量样品与标准样品几何形状差异、密度差
异会产生误差，修正烦琐费时； –复杂样品难于制备； –一些刻度源（如：60Co、152Eu和88Y）存
60Co衰变纲图
辐射测量原理
、、、n等射线与物质相互作用时，通过电 离方式（直接或者间接）将能量传递给物质,产生 电离或者激发效应。放射性测量正是利用射线与物 质相互作用产生的电离或者激发效应。
有些探测器（气体探测器、半导体探测器）可直 接产生脉冲信号；有些探测器（闪烁体、热释光） 则产生其它信号，经处理后产生可测量的信号。
适于作能量刻度的γ放射性核素
核素
210Pb 241Am 109Cd 57Co 141Ce 51Cr 137Cs 54Mn 22Na 88Y 60Co 152Eu

放射源152 Eu的能谱识别及和峰特性分析许旭;刘运祚;刘佳强;陆景彬;刘玉敏;赵龙;张伟;龚亚林;马克岩;杨东【摘要】The spectrum of 152 Eu standard source was detected by the low background coaxial HPGe detector .All peaks in the spectrum were recognized and all interference peaks were analyzed .The characteristics of sum peak were analyzed .The difference of the sum peak and characteristic peak was discussed by comparing count rates and energy resolution ,and provided a basis judgment for identifying the sum peak .Furthermore , the count rates in the full-energy peaks were modified by considering the sum peak correction ,and the radioactive purity of the radioactive sources was calculated .The result was obviously different vs uncorrection ,which showed that the correction was necessary in spectrum analysis ,especially when the peak intensity data was important .%使用低本底高纯锗(HPGe)探测器测量放射源152 Eu的γ能谱,识别能谱中出现的所有峰,分辨出干扰峰,并对和峰的特性进行分析,结合计数率随距离变化曲线以及通过分辨率比较和峰与特征峰的差异,为和峰的辨别提供判据.在和峰效应引起的全能峰计数率减少的情况下,修正各全能峰计数率,计算放射源中154 Eu杂质含量,结果显示,与修正前差异较明显,表明在能谱分析尤其是考查全能峰强度数据时,需要进行符合相加修正.【期刊名称】《同位素》【年(卷),期】2018(031)001【总页数】7页(P1-7)【关键词】152Eu;γ能谱;和峰;能量分辨率;放射性活度【作者】许旭;刘运祚;刘佳强;陆景彬;刘玉敏;赵龙;张伟;龚亚林;马克岩;杨东【作者单位】吉林大学物理学院,吉林长春 130012;吉林大学物理学院,吉林长春130012;吉林大学物理学院,吉林长春 130012;吉林大学物理学院,吉林长春130012;吉林大学物理学院,吉林长春 130012;吉林大学物理学院,吉林长春130012;丹东东方测控技术股份有限公司,辽宁丹东 118002;丹东东方测控技术股份有限公司,辽宁丹东 118002;丹东东方测控技术股份有限公司,辽宁丹东 118002;吉林大学物理学院,吉林长春 130012;吉林大学物理学院,吉林长春 130012【正文语种】中文【中图分类】TL814152Eu γ源为常用的标准源之一，γ射线数量多，不同能量γ射线132条[1]，能量范围广(121～1 530 keV)，在核物理实验中广泛用于高纯锗探测器的能量刻度和效率刻度。

伽玛能谱的测量及透射率的测定实验报告吴伟岑摘要：本实验将伽玛射线的次级电子按不同的能量分别进行强度测量，从而得到伽玛辐射强度按能量的分布。

由于伽玛射线的能量与原子核激发态的能级特性相联系，不仅对于原子核的结构和性质至关重要，而且对各种放射性同位素的应用也是或不可缺的。

关键词：伽玛射线、能谱、NaI(Tl)、伽玛闪烁谱引言测量伽玛射线的强度和能量是核辐射探测的一个重要方面，在核物理研究中，测量原子核的激发能级、研究核衰变纲图、测定短的核寿命及进行核反应实验等，都需要测量伽玛射线，在放射性同位素的工业、农业、医疗和科学研究的各种应用中也经常使用伽玛射线和要求进行伽玛射线的各种测量。

在伽玛射线测量工作中广泛使用Nal(Tl)单晶能谱仪和Ge(Li)半导体能谱仪，由于后一谱仪具有高的能量分辨率，同时使用计算机技术，使伽玛射线的能谱测量工作在广度和精度方面都有很大的进展。

Ge(Li)半导体谱仪虽然具有高的分辨率和良好的线性，但是它要求在低温下保存和使用，且要定期加液氮，这显然是不方便的，而且它对仪器设备有较高的要求，价格也较贵，而Nal(Tl)单晶伽玛谱仪则有较高的探测效率，保管和使用都较为方便，所以在一般情况下尽可能使用Nal(Tl)单晶闪烁探测器伽玛能谱仪。

正文一．实验内容1.学会NaI(Tl)单晶伽玛闪烁体整体装置的操作、调整和使用，调试一台谱仪至正常工作状态。

2.测量137Cs、60Co的伽玛能谱，求出能量分辨率、峰康比、线性等各项指标，并分析谱形。

3.了解多道脉冲幅度分析器在NaI(Tl)单晶伽玛谱测量中的数据采集及其基本功能。

4.数据处理(包括对谱形进行光滑、寻峰、曲线拟合等)。

二．实验装置1.伽玛放射源137Cs和60Co (强度~1.5微居里)；2.200微米Al窗NaI(Tl)闪烁头；3.高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析仪。

三．实验步骤1.阅读仪器使用说明，掌握仪器及多道分析软件的使用方法。