极低本底反康普顿伽马谱仪的研制和性能研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:atom1999
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伽马谱仪是一种重要的通用设备,通过测量放射性元素衰变时发出的伽马射线,来检测各种材料、样品中的痕量放射性元素,广泛用于环保、电子、航天、核医学、放射性生物学、放射性化学分析、地下粒子物理实验等方面。痕量放射性的测量水平直接制约着相关领域的研究水平,目前国内测量水平与国际先进水平差距很大,国内一些低本底实验所用的材料,只能进行初步扫描然后送往国外进行准确测量。  本论文基于中国科学院科研装备研制项目《极低本底测量平台反康普顿伽马谱议的研制》,前期根据探测器设计指标,利用Geant4模拟程序对探测器进行了模拟,找出各个子探测器最佳参数,确定出伽马谱仪的几何结构。测试了各个子探测器的性能,筛选满足设计要求的子探测器。低本底伽马谱仪搭建完毕之后,调试并测试了其基本性能,结果显示伽马谱仪能量分辨率(FWHM)为2.1keV@1.33MeV,40K能量1460.8keV伽马光子峰康比1228,积分本底0.007cps/100cm3Ge(50keV~2MeV),铀钍最低检出限0.01B q/kg,达到了谱仪设计指标(峰康比高于1000,积分本底0.01 cps/100cm3Ge,铀钍检出限0.01Bq/kg)。模拟得出检出限与样品盒尺寸的关系曲线,开发出LabView数据获取与处理软件。  本文另一个重点是伽马谱仪的探测效率蒙卡模拟,包括无反康探测效率和反康探测效率,其中无反康探测效率经过效率刻度后,标准物质测试检定,模拟效率准确可靠。利用单核素模拟反康探测效率,构建各个核素的程序包,模拟其反康探测效率,实验中选取两个常用样品进行检测,测试结果显示Th系中三个常见衰变核素反康模拟结果数据可靠,U系中214Bi核素反康效率有待提高。  目前测试样品近百个,包括暗物质实验所用的材料放射性测试,低本底THGEM材料放射性测试,江门中微子实验液闪样品及纯化材料的放射性测试和低本底PMT材料放射性测试。经过多次测试,找出了满足江门中微子实验低本底PMT玻壳的原材料。
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