LaBr3(Ce)探测器对MB容器中气态β+电子湮灭γ光子探测效率的数值计算

基于蒙特卡罗,建立数学几何模型,用数值计算方法模拟计算了LaBr3探测器对不同体积的MB容器中气态β+电子湮灭产生γ光子的探测效率.数值计算结果与MCNP软件模拟结果在一定范围内一致.本文为计算LaBr3探测器对气态β+粒子的探测效率提供了一套可行的理论计算方法,同时为开发一套无源效率刻度软件做了铺垫.计算结果为实验刻...     

MB形容器体积对BGO晶体探测效率的蒙特卡罗优化设计

本研究采用蒙特卡罗方法MCNP对BGO(Bi4 Ge3 O12)晶体探测器Marinelli Breaker(简称MB)容器的优化设计;气体放射源MB容器内的气体发生β 衰变后,接着正电子与负电子湮没后发射γ射线.设计中,首先通过计算γ射线的数量来确定BGO晶体探测器金属包壳厚度与峰值效率关系;计算结果显示当BGO金属包壳厚度为0.7mm～1.0mm时,峰值效率达到最大.根据这一金属尺寸,我们进一步设计了MB容器的最佳尺寸,这种尺寸使探测器的探测效率较高而费用较少.从而达到满足生产这种探测器的要求.     

Nal（Tl）晶体探测器对β^＋粒子湮灭产生的γ探测效率

利用蒙特卡洛方法计算了ＮａＩ（Ｔｌ）晶体探测器对Ｍａｔｒｉｎｅｌｌｉ Ｂｅａｋｅｒ容器中β＾＋衰变气体衰变后β＾＋粒子湮灭产生的γ的总探测效率。计算中,由于考虑了β＾＋粒子的湮灭几率与物质密度相关这一因素,因而得到了总的γ探测效率高于把γ源看成均匀体源的效率的结论。     

放射性气溶胶监测仪准直器优化设计

基于反符合钝化注入平面硅(PIPS)探测器设计一个合适的准直器,降低低能α粒子对β粒子计数的影响。利用Geant4软件模拟反符合PIPS探测器添加准直器前后不同能量的α粒子和β粒子探测效率,结果表明,添加准直器后α探测效率降低约18%,β能量大于0.65 MeV时,添加准直器后的β探测效率降低约0.5%。利用²⁴¹Am标准面源对反符合PIPS探测器添加准直器前后的探测效率进行实验测量,发现与理论计算的探测效率吻合好,可去掉约95%的能量小于3 MeV的α粒子。准直器可应用在气溶胶监测仪需要准确区分α粒子和β粒子计数的场合。     

α/β粒子在不同类型探测器上的能量响应及其等效因子的一致性

通过测量不同类型探测器或同一类型探测器不同台（路）对不同能量α/β放射性粒子的计数效率和等效因子,比较它们之间等效因子的一致性,探讨各类型探测装置在总放射性测量中的适应性。结果显示,常用的3种探测器即复合有机闪烁体、流气式正比计数器、金硅面垒半导体探测器对总α和总β粒子的计数效率-粒子能量关系总体上一致,总α计数效率与能量呈指数关系,总β计数效率与能量呈对数关系,低能β出现偏转。3种探测器能量响应比对的实验结果显示,复合有机闪烁体和流气式正比计数器两者的α和β等效因子具有良好的一致性,而金硅面垒半导体探测器对α测量的等效因子与前两种探测器相似,但是对β粒子的能量响应有显著差异,低能β等效因子明显偏低,因此金硅面垒半导体探测器不宜于总放射性测量和食品卫生检验。     

硅光伏探测器探测α粒子研究

采用蒙特卡罗方法计算了硅光伏探测器探测α粒子的能量分辨率等参数,通过实验测得了其α谱和探测效率。实验表明,硅光伏探测器对α粒子具有较高的探测效率和能量分辨率,受β、γ射线影响小,非常适合用作α粒子探测器。     

环境样品测量中马鞍形样品盒的最佳选择

在环境样品放射性测量中,探测效率是衡量谱仪工作特性的重要参数之一.探测效率越高,在达到同一精度的情况下,所需的测量时间越短,从而提高谱仪的利用率.对于一定体积的体源样品,几何形状对探测效率有较大影响.利用MCNP程序对同体积的不同马鞍形样品进行了全面分析模拟,寻找出了最佳的马鞍形样品尺寸,并与相关文献进行了对比.模拟和...     

低水平γ,β放射性测量仪

在低水平α、β放射性测量中,可以采用不同的探测器,如半导体探测器,闪烁计数器及流气式正比计数管等。 半导体探测器对带电粒子的测量,有较高的探测效率和较低的本底。由于我国目前生产的探测器有效面积较小,使仪器探测灵敏度受到限制,加之它的表面机械性能较差,污染后去污不方便,且容易损坏。 ZnS(Ag)闪烁计数器具有良好的鉴别α粒子和β、γ辐射的能力,本底较低,可用于α粒子的测量,但探测效率不高。     

用于放射性惰性气体总β测量的组合探测器的厚度的确定

确定用于放射性情性气体总β测量的组合探测器塑料闪烁体和BGO的厚度。利用MCNP4C程序软件对塑料闪烁体和BGO组成的100种厚度的组合探测器,4种不同能量的γ光子的计数率进行计算,选择出一组使塑料闪烁体和BGO对不同能量γ光子计数率最接近同比关系的厚度组合,从而实现扣除塑料闪烁体中的γ计数,测定放射性情性气体中总β计数的目的。结果表明,塑料闪烁体为1cm厚、BGO为3 cm厚时,可以为最终设计探测部件的尺寸提供重要参数。     

气溶胶滤材样品γ探测效率与测量源尺寸的关系

用22.5cm×45cm的聚丙烯滤材制备了一套含6种单能γ发射体(能量60～1116keV)的直径为30～110mm的八种圆片形测量源,分析其在6种HPGe探测器上的各能量的相对探测效率。实验显示各能量在各探测器上探测效率最高时的源直径在50～60mm之间。分析实验结果还发现:探测器晶体直径增大,测量源最佳直径也趋于增大;相对于高能射线而言,低能射线趋于选择直径稍小但厚一些的圆片测量源,但此趋势对平面型HPGe探测器不如同轴型HPGe探测器显著。用MCNP4B程序模拟计算上述不同尺寸的源在GEM60195-P探测器上分析时各相应能量的探测效率,探测效率最高的源尺寸结果和实验吻合。对同一探测器计算得到:本实验能量范围内,对20cm×25cm和45cm×45cm的滤材,测量源最佳直径分别为40～50mm和50～70mm。滤材面积增大,测量源最佳直径也增大。     

基于中子位置灵敏探测器对点源的三维定位方法研究

使用中子法对密封容器内的放射源进行定位具有重要的现实意义。本研究使用4根矩形分布的中子位置灵敏探测器对探测空间内AmLi源进行定位,首先使用蒙特卡罗方法设计了探测器的慢化屏蔽体;然后设计了延迟电路加到探测器的一端,根据探测器两端探测到中子信号的时间差来确定源y轴（探测器轴向）的位置坐标,并对每个探测器的轴向位置函数进行了刻度;利用探测器围绕密封容器搭建测量空间,使用相邻探测器探测到中子计数率的比值来确定x轴和z轴（另两个方向）的位置坐标并进行了函数刻度。测量时,首先选择计数率最大的探测器来确定源的轴向坐标,再根据与此探测器相邻两根探测器计数率的比值来确定源的另两个方向的坐标,实现了对源的定位。使用该方法测量了点源在探测器空间内的5个不同位置,每个坐标轴上的定位偏差均在1.5 cm之内,并对造成偏差的原因进行了分析。该方法验证了使用中子位置灵敏探测器对放射源进行定位的可行性,并为进一步测量核设施工艺设备内核材料的位置打下了良好的基础。     

NaI(Tl)晶体探测器对+粒子湮灭产生的γ探测效率

利用蒙特卡洛方法计算了NaI(Tl)晶体探测器对MarinelliBeaker容器中β 衰变气体衰变后β 粒子湮灭产生的γ的总探测效率。计算中 ,由于考虑了β 粒子的湮灭几率与物质密度相关这一因素 ,因而得到了总的γ探测效率高于把γ源看成均匀体源的效率的结论     

饮用水总β在线测量装置设计

为实现饮用水总β放射性活度的在线测量,采用Geant4软件对闪烁光纤阵列探测器结构进行了优化设计,并对探测器基本性能进行了模拟和实验。闪烁光纤阵列探测器β粒子探测效率的蒙卡模拟结果为1.31 s-1/(Bq/L),探测器在17 h内总β最小可探测活度为0.1 Bq/L,10 min内总β最小可探测活度为1.0 Bq/L,在水样无浓集的前提可实现水中总β放射性活度在线监测和超阈值报警。     

水中大面积ZnS(Ag)闪烁体总α在线监测系统模拟设计

采用Geant4软件对大面积ZnS(Ag)探测器有效探测体积、闪烁体厚度及半径、荧光收集效率进行了模拟,确定了闪烁体的最佳结构尺寸,并对探测系统整体结构进行了优化设计,最后对探测系统的最小可探测活度浓度进行了估算。理论设计的大面积ZnS(Ag)闪烁体对238U产生的α粒子的探测效率的模拟结果为0.005 2 s~(-1)/(Bq/L),探测系统的本底计数率为1 min~(-1),则探测器在16 h内即可实现0.5 Bq/L的测量目标。该研究对于总α放射性活度在线测量装置的研发具有重要的指导意义。     

新型α、β放射性活度测量装置设计

为满足便携式核辐射污染监测系统研制需求,设计了一种基于Si PM的小体积α、β放射性活度测量装置。该装置的探测器部分以塑料闪烁体和Si PM为核心,使用该新型探测器能够保证高灵敏度的同时缩小系统体积;计数器部分以FPGA为核心,包含了去抖动、边沿检测、脉冲计数、数码管显示等单元;探测器输出的微弱电流脉冲信号依次经后级电荷灵敏放大、整形滤波、电平转换电路的处理,最终以标准TTL电平信号的形式输出给脉冲计数器,实现对放射性粒子的实时监测。测试结果表明:装置对α源的探测效率约为43.3%,对β源的探测效率约为11.5%,能够有效完成α、β放射性活度测量。     

固体核径迹氡探测器刻度系数及其受大气压强影响的蒙特卡罗模拟计算

利用氡及其子体在测量容器中的位置分布和衰变时α粒子出射方向的随机性，编制了固体核径迹氡探测器刻度系数的蒙特卡罗模拟计算程序。对不同尺寸的圆柱形容器和不同类型探测片(CR-39、LR-115)氡探测器的刻度系数进行了计算，模拟计算结果与已有的实验数据符合较好。计算了大气压强(假定温度不变)对刻度系数的影响。当大气压强下降至标准压强的0．65时，LR-115型探测器的刻度系数增大约31％，CR-39型探测器的刻度系数增大约17％。     

便携式惰性气体监测仪取样容器探测效率的实验测量

取样容器是便携式惰性气体监测仪的重要组成部分。利用137Cs点源对取样容器的β粒子探测效率进行实验测量,经过数据处理得到了实验结果,然后利用MCNP软件进行了模拟计算。实验和模拟计算结果的比较和分析表明模拟计算结果与实验结果在误差范围内一致,为利用MCNP软件模拟计算惰性气体85Kr和133Xeβ能谱探测效率提供了重要依据。     

三维方孔硅探测器的热中子探测影响研究

采用基于Monte-Carlo方法的Geant4程序对填充~6LiF中子转换材料的三维方孔硅探测器的热中子探测进行了模拟,研究了探测器结构与探测效率、能量沉积谱的关系。探究了方孔截面尺寸、孔间距、孔深度、系统最小可探测限(LLD)等参数对热中子探测效率的影响。研究结果表明,探测效率随截面尺寸或孔间距的增大先增加后减小,随孔深度的增加而增大,直到一个极限值。经优化结构参数,在LLD为300 keV的情况下,孔间距大于6μm的三维方孔硅探测器的探测效率受LLD的影响较小。理论上,三维方孔硅探测器的最佳尺寸为孔间距6μm、孔截面尺寸30μm、孔深度1 mm,其探测效率可达59.5%。     

α、β复合闪烁体厚度与探测效率的关系

通过对不同质量厚度的ZnS(Ag)涂层和不同厚度的塑料闪烁体相结合的复合闪烁体探测效率的实验研究,找出了其最佳结合比,使复合闪烁体对α、β粒子的探测效率达到最优化.     

Monte Carlo方法对不同尺寸NaI（Tl）晶体探测效率的刻度

应用蒙特卡罗方法,在VC++开发平台下编制了可以自定义NaI晶体尺寸的软件,实现对不同能量的γ射线的探测效率的计算.根据计算得到的数据矩阵拟合出不同体积探测器对点源的效率函数,并确定出函数的参数.