ORTEC高纯锗谱仪培训
高纯锗r谱仪
锗有着良好的半导体性质，如电子迁移率、空穴迁移率等Байду номын сангаас。
。另一类探测器接收到入射粒子后，立即给出相应的电信号，经过电子线路放大、处理，就可以进行记录和分析。这第二类可称之为电探测器
一种用于探测入射辐射的空间分布的辐射探测器，包括：一个辐射敏感的半导体 伸缩式长杆辐射探测器
；在半导体的一个表面上形成的公共电极，用于接纳偏置电压；在半导体的另一个表面上形成的多个分段式电极，用于输出在半导体内由入射辐射产生的电荷，作为电信号；和，一个光照射机构，用于至少在辐射探测期间发射光。
电致冷高纯锗γ谱仪系统的管理与维护
电致冷高纯锗γ谱仪系统的管理与维护刘雪; 王是淇; 张明旭; 成钊意; 杨坤杰【期刊名称】《《实验室科学》》【年(卷),期】2019(022)005【总页数】5页(P183-186,190)【关键词】高纯锗; 电致冷; 高校实验室; 日常管理【作者】刘雪; 王是淇; 张明旭; 成钊意; 杨坤杰【作者单位】烟台大学核装备与核工程学院山东烟台264005【正文语种】中文【中图分类】G642.0; G482作为常见半导体探测器之一，高纯锗探测器在探测放射性粒子方面具有优越的能量分辨率、较高的探测效率、稳定的性能等优点［1］，是放射性核素识别、活度测量及X 射线分析领域的关键设备［2］，常被用于环保辐射系统对X、γ 射线放射性的监测，并且在核物理、粒子物理、天体物理等基础研究和材料科学、环境监测、安检和国防等领域有着广泛且重要的应用。
虽然国内的科研工作者和企业一直都在努力开展高纯锗探测器的自主创新研发［3－4］，但是仍然需要每年从国外ORTEC，Canberra 等公司进口数百台高纯锗探测设备［5］。
众所周知，为了保障高纯锗探测器的良好运行，需要将锗晶体冷却至85 ～105 K 的低温环境，这就对高纯锗γ 谱仪系统的日常维护提出了更高的要求［6］。
1 电致冷高纯锗γ 谱仪系统简介高纯锗探测器的冷却方式通常有液氮致冷和电致冷两种方式［7］，相对于前者，电致冷具有省却液氮填充、与探测器以软管连接从而探测方位更为灵活等特点。
然而，在提供便利的同时，电致冷的使用需要高纯锗γ 谱仪系统的日常管理中在断电、环境湿度方面给予足够的重视。
烟台大学于2012 年购置了一套ORTEC 高纯锗探测器( 型号: GMX50P4，PopTop 可拆卸结构) ，其冷却系统为电致冷装置( CFG－XCOOLER－II－230) 。
相比于液氮致冷，电致冷的最大优势是其与探测器采用软管连接并置于铅室下方空腔，探测器的方位就可以不受液氮杜瓦瓶的限制，其运行仅需要连续的供电条件，启动功耗500 W，运行功耗为400 W。
高纯锗操作规程
GENIE 2000启动（1） 启动（ ） 启动
GENIE 2000启动（2） 启动（ ） 启动
GENIE 2000启动（3） 启动（ ） 启动
选择Detector,加亮DET01,点击Open,调用完毕
GENIE 2000启动（加高压 Ⅰ） 启动（ 启动
选择MCA中的Acquire Setup 中 选择
参数预置和谱获取（2） 参数预置和谱获取
预置测量时间(Time Preset)和时间单位 预置测量时间 和时间单位
GENIE 2000启动（样品测试） 启动（ 启动 样品测试）
放好待测样品后， 界面中点击Start按钮，开始测量 按钮， 放好待测样品后，在GAA界面中点击 界面中点击 按钮
样品谱图的保存
点击File Open，选择Save as，保存到文件夹。
GENIE 2000关机（1） 关机（ ） 关机
点击File Open，选择Close关闭当前的谱图。
GENIE 2000关机（降高压 Ⅰ） 关机（ 关机
选择GAA界面中 界面中MCA下拉菜单中的 下拉菜单中的Adjust 选择 界面中 下拉菜单中的
选择GAA界面中 界面中MCA下拉菜单中的 下拉菜单中的Adjust 选择 界面中 下拉菜单中的
GENIE 2000启动（加高压 Ⅱ） 启动（ 启动
加载高压，点击选择 加载高压，点击选择HVPS，选择 。出现 wait，待wait1） 参数预置和谱获取
GENIE 2000关机（降高压 Ⅱ） 关机（ 关机
降高压，点击选择 降高压，点击选择Stab，选择 。出现 wait，待wait消 ，选择Off。 ， 消 失，按Exit键。 键
ORTEC核检测设备 ppt课件
2020/11/24
6
主要监测的核素
• γ放射性：Cs-137，I-131，Ra-228，Ra-226，Pb-210(46keV)，Th-234 ，U-
234，U-238等
• β放射性：Sr-90 • α放射性：Ra-226，U-234，U-238，Th-232， Th-230， Pb-210
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前置放大器
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主放大器具有什么功能？
• 简单说来，主放大器的功能就是信号的近一步放大，高斯成型。 • 输出幅度一般为0-10V。
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多道分析器具有什么功能？
• 简单说来就是一种AD转换，把模拟信号转换成数字信号； • 1024，2048,4096，8192，16384
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不同类型探测器的晶体构造
GEM
GMX
GEM-MX
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GEM-FX8530
GLP
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GEM P型同轴系列HPGe探测器
型号 GEM150
相对效率 (%)
150
分辨率（keV） @ 122 keV @ 1.33 MeV
1.30
2.3
峰康比 90:1
峰形
FW.1M /FWHM
—HPGe谱仪(γ)，低本底计数器(α/β ) ；
• 保健物理——人员内照射剂量水平评估——基于NaI的全身计数器，基于
HPGe的器官计数器；
• 核废物——核废物的处置——基于HPGe的废物桶/箱测量系统；
• 核应急——对核泄漏的实时监测——基于HPGe的各种实验室与现场测量系
ORTEC公司GMX60型低本底HPGe伽马谱仪调试及刻度
ORTEC公司GMX60型低本底HPGe伽马谱仪调试及刻度本文主要介绍美国ORTEC公司GMX60型低本底HPGE伽马谱仪的调试和刻度。
探测器的调试确保实验仪器处于良好的工作状态，如偏压、温度等，为实验的开展提供保证。
探测器的效率刻度则是进行实际测量与定量计算的基础。
实验中使用ORTEC GMX60型高纯锗探测器测量了Co-60，Cs-137，Ba-133和Eu-152的能谱，对能谱的分析计算从而得到探测器的源峰探测效率，能量覆盖范围大约从80keV~1.2MeV。
MCNP作为无源效率刻度的一种，具有操作简便，节约成本，能量范围不受限等优点，使用MCNP模拟光子在探测器中的输运过程中由于厂商给出的探测器尺寸未能精确描述探测器的实际尺寸，模拟低能情况未能给出正确趋势，所以在模拟中修正了探测器几何参数中的Li接触死层厚度和铝包层厚度。
对探测器效率影响最大的主要是死层厚度，特别是在低能情况下。
通过模拟几个源位置的效率得到模拟的效率刻度。
另外，通过对探测器死层和冷孔半径的模拟分析得出探测器死层主要影响低能(<200keV)部分的探测效率而对较高能量的探测效率影响不大，探测器的冷孔半径在小范围内（0~1.5mm）的改变对探测效率的影响不大，并主要影响高能部分。
通过函数拟合，得出了探测效率随能量改变的函数表达式。
另外，也对GMX40型高纯锗探测器做了MCNP 效率模拟，得到了探测器的效率刻度模拟值。
关键词：HPGe探测器；效率刻度；MCNP；Li接触死层第一章引言在核物理的研究中，测量原子核的激发态、核反应研究等以及放射性分析方面都离不开对γ射线的测量[1]。
HPGe伽马谱仪以其优良的分辨性能成为伽马探测的重要手段。
使用HPGe伽马谱仪的首要工作就是对其进行能量及效率刻度以，例如需要测量某个样品中的核素成分以及它的活度，就需要用到相应能量下的效率值。
所以，对HPGe伽马谱仪进行能量及效率刻度是进行能量测量及利用谱仪进行放射性核素活度定量计算的基础。
HTR-PM学习课件18-燃耗测量系统
7.非破坏性测量-利用γ射线测量（续）
➢ 因乏燃料的γ射线比较强，大多数探测器需要进行远距离 测量，且探头设有准直器，现有的大多数反应堆所使用的 燃料元件体积都比较大，因此在测量时需要对乏燃料元件 进行分段扫描测量。
7.非破坏性测量-利用γ射线测量（续）
➢ 标示性放射性裂变核素选择的基本要求 一般根据乏燃料冷却的时间长短和燃耗的深浅选择测量的标
5.燃耗值与活度的关系确定（续）
BU
E λGY
A et
f
其中： E—各裂变核素的平均裂变能，MWD；
Y—137Cs的平均裂变产额；
f—为辐照历史依赖函数。
➢ HTR-PM设计拟采用这样的方程形式（其中f取为与时间相关 的幂指数函数），拟合由KORIGEN软件计算燃耗与单球中137Cs 活度的关系，从而建立燃耗与137Cs活度之间的关系式；这样 燃耗的确定方法与堆物理分析所用方法一致，更适于燃料管 理。
➢而燃耗的定义为单位质量的核燃料发出的能量，即
BU
E
σ i i f
N iφdt
G
其中：
BU—燃耗值，MWDt-1（U）； Ei—裂变核素i的裂变能量，MWD； G—初始铀的装载量，t。
➢ 由于各个可裂变核素的裂变能量与其生成的137Cs的裂变产 额的比值很相近，所以可以结合上述两式得到如下的方程：
7.非破坏性测量-利用γ射线测量
➢ 原理：燃烧过的乏燃料中某些核素的活度与其燃耗值有 一一对应关系，通过测量乏燃料中的标示性核素的γ活度 即可确定其燃耗。
➢ 利用γ谱分析仪测量核素的γ活度，目前科研和工业上常用 于燃耗测量的γ谱仪有两种： ✓ 高纯锗（HPGe）谱仪 ① 高纯锗谱仪分辨率高； ② 不受乏燃料放置时间的长短限制。 ✓ 碲化锌镉（CdZnTe）谱仪 ① 分辨率差（约为10keV）； ② 适用冷却时间 较长的乏燃料燃耗测量 ； ③ 可以在常温下使用 。
ortec高纯锗γ能谱仪的操作规程
ortec高纯锗γ能谱仪的操作规程1. 引言ortec高纯锗γ能谱仪是一种用于测量γ射线能量和强度的专业仪器，广泛应用于核物理、核化学、地质学、环境监测等领域。
正确的操作规程对于获得准确可靠的实验数据至关重要。
2. 仪器介绍ortec高纯锗γ能谱仪是一种精密的实验仪器，包括探头、预放大器、主放大器、多道分析器、数据采集系统等组成，其中探头是最关键的部分，它能够将γ射线转化为电信号，经放大和处理后得到能谱图谱。
在进行实验前，需要对仪器进行严格的检查和校准，确保各部件工作正常。
3. 实验准备在进行实验前，需要提前准备好样品、标准源、液氮等实验必需品，同时检查理化参数表以确定实验条件，如激发源的选择、采集时间、能谱分辨率等。
4. 开机操作开机前需要依次打开预放大器、主放大器以及多道分析器，确保仪器各部件能够相互连接和正常工作，同时检查电子学通道和HV电压，确保各参数设置正确。
5. 样品测量将待测样品放置在仪器探头下方，通过软件设置实验参数，如采集时间、能谱范围等，然后开始数据采集，并进行背景测量以减少干扰。
6. 数据处理对采集到的数据进行处理，包括峰识别、能量校正、峰面积计数等步骤，最终绘制出能谱图谱。
在处理数据时，需要注意峰的选择和背景的扣除，以获取准确的分析结果。
7. 实验总结在实验结束后，需要对实验过程进行总结和回顾，包括对实验结果的分析和结论，以及实验中可能存在的误差和改进的方向。
同时对整个操作流程进行评估，总结经验和教训。
个人观点和理解我认为ortec高纯锗γ能谱仪的操作规程十分重要，它直接关系到实验结果的准确性和可靠性。
在进行实验前，需要对仪器和实验条件进行充分的了解和准备，以确保实验过程顺利进行。
在操作过程中，需要严格按照规程进行，尤其是在数据处理和结果分析环节，需要细心谨慎地进行，避免因操作不当而产生误差。
在实验结束后，需要对实验过程进行总结和反思，总结经验和教训，为以后的实验工作提供参考。
无源效率刻度软件ANGLE准确性的验证探索
Science &Technology Vision 0引言利用高纯锗γ谱仪分析固体样品时，目前参照的标准为《土壤中放射性核素的γ能谱分析方法》（GB/T11743）及《高纯锗γ能谱分析通用方法》（GB/T11713），两个国标里面关于样品中放射性核素活度分析的方法为相对测量法及效率曲线法[1-2]。
相对测量法受制于待测样与标准物质的形状、密度、大小、核素分布及种类、介质成分的符合程度。
效率曲线法要使用大量的标准源，测量时间较长，而且各源之间的几何形状，源的几何位置以及测量条件很难保持完全一致。
当样品介质成分和密度与标准样品相差很大时，必须对探测器重新进行效率刻度。
采用多个不同介质密度、不同体积的标准样品，由实验拟合出探测效率随密度和体积变化的曲线以提高效率曲线法测量准确度，但工作量太大，一般的实验室难以去购买大量的标准物质，且各方面都比较受限[3]。
无源效率刻度方法已经经过很多验证，目前主要应用的无源效率刻度软件为LabSOCS ，利用该软件进行无源效率刻度计算的样品结果也都取得了满意的结果，本文主要探讨另一款无源效率刻度软件ANGLE ，验证其准确性。
1材料与方法1.1实验仪器及标准物质采用的仪器为ORTEC 高纯锗γ谱仪，型号为Detective-DX100。
探头高50mm ，直径65mm ，P 型，相对探测效率大于40%，分辨率≤1.3keV@122keV ；≤2.1keV@1332keV ，峰形（FWTM/TWHM ）：≤1.9。
标准物质为由国家计量院定值的标准点源及体源，点源为放射性物质固定在塑料材料内的圆片，材料成分如下：C ：57.531%，H ：8.568%，O ：34.001%。
体源标准物质介质成分：SiO 2∶70%；Al 2O 3∶20%；Fe 2O 3∶10%[4]，标准物质装在75mm×70mm 的聚乙烯塑料盒，重量230g ，密度为0.919g/cm 3。
ORTECGEM70P4_95P型高纯锗_谱仪的标定_杨会丽
1 1.1
实验仪器、测量样品盒与样品
实验仪器
本实验室 GEM70P4-95 高纯锗 能谱仪为美国 ORTEC 公司产品，测量探头直径为 95mm，对 60Co 1.332MeV 能量分辨率 1.9 keV，对 57Co 122MeV 峰 能量分辨率 0.9 keV， 相对探测效率 75%， 峰康比为 76:1。在本实验室环境下，铅室本底在 20KeV 至 3MeV 范围内，积分本底小于 0.5cps 。 1.2 测量样品盒
中国地震局地质研究所释光年代学实验室于 2011 年购置并安装了 1 台 ORTEC GEM70P4-95 P 型高纯锗 谱仪，其标定是一项重要的基础性工作 [4] 。在丹麦 Risoe 释光实验室 Murray 教授指导下， 我们于 2011 年 11 月利用中国剂量科学研究院提供 的 U/Th/Ra/K 等标样对仪器进行了标定，采用内矩 232 226 Th、 Ra、 阵法求得样品中天然放射性核素 238U、 40 K 的含量；对样品测量时间长短进行了对比，并 选取 12 个样品，分别用高纯锗 谱仪和 ICP-MS 方 法进行了比对测量来检验仪器标定的可靠性。
——————————————
测量样品盒应尽量与高纯锗 谱仪探头大小一 致，并且密封性较好，以防止氡逃逸。丹麦 riso 释 光实验室采用蜡封样品方法，将样品和蜡按照 1:10～2:10 的比例充分混合均匀，借助于马琳杯或 者圆柱杯模具，将样品制成马琳杯或圆柱形状供测 量使用。本实验室采用中国剂量科学研究院电离辐 射剂量科学研究所制作的圆柱形塑料样品盒，盒内 径为 7.5 cm、高 5 cm，壁厚 2mm，样品盒盖顶部有 一密封橡皮圈、盒盖与盒身间通过螺纹密封。该样 品盒采用盒内装满水进行了本底测量，每种核素积 分本底均小于 0.02 cps。
核电厂实验室高纯锗伽玛谱仪的管理与维护
核电厂实验室高纯锗伽玛谱仪的管理与维护摘要：高纯锗探测器是核电厂放射化学使用的常见设备，要保证其长期稳定的工作，需要对其进行计划性的日常维护和保养。
在总结多年的电厂实0验室一起运行经验的基础上，总结归纳出高纯锗伽马谱仪的日常操作和维护项目，包括高纯锗探头的真空维护、仪器的供电要求、定期环境的温湿度监测等其他仪器故障处理。
同同时，兼顾仪器的日常维护，对于核电厂实验室的管理提出一些思考和建议。
关键词：高纯锗；实验室；真空；维护我们常说的高纯锗探测器，实质属于半导体探测器，其原理是在纯度相当高的锗晶体两端注入金属接触极，加高压后形成电场。
根据γ射线与物质的相互作用的理论，γ射线与晶体中核外电子作用产生电子空穴对，在电场力的作用下形成电荷。
由于γ射线产生的电荷量很小，因此高纯锗探头需要长期保持良好的真空度，而且高纯锗探测器必须在85—105K温度下工作，以减少自身噪声，这就是系统需要抽真空和制冷的原因。
而仪器配套屏蔽铅室，是为了获得更好的探测下限［1］。
1.电制冷HPGe（高纯锗）伽马谱仪简介根据HPGe探测器探头的冷却方式可以分为液氮冷却和电制冷，对于核电厂实验室，处于对于稳定安全考虑，相比于传统液氮制冷需要定期补充液氮，采用压缩机的电制冷更具优势［2］。
2.电制冷HPGe（高纯锗）伽马谱仪管理及维护电致冷X－CoolerII工作环境要求温度在5～30℃，相对湿度控制在5%～60%(不冷凝)；实验室分为仪器间与操作间。
仪器间配备空调、除湿机，常年温度控制在23oC以下，并开启除湿机。
概述来说，对其日常维护的要点就是定期更换压缩机散热扇滤网，并定期对冷头进行抽真空，然而，从实际情况来看该仪器的管理与维护还需充分考虑环境、供电情况等具体情况。
2.1.运行条件的要求从性能角度来说，高纯锗探头应尽量持续保持在低温条件下，从这方面来讲电致冷省去了填充液氮带来的不便，其运行只需保持供电即可。
因此，本单位电致冷高纯锗伽马谱仪仪器一般保持不间断运行，鉴于电厂存在定期供电线路切换试验或电力检修，我们为器配置了UPS和备用切换电路大致可以保障断电，在非计划断电时切换UPS供电，可以维持X－CoolerII的运行3～4小时内［3］；在计划断电时提前切换供电线路；另外，由于电厂实验室几乎每天都会使用仪器，建立了该仪器电制冷的运行状况记录表，对电制冷进行定期巡检和维护。
实验室高纯锗γ谱仪安装、调试及维护使用
实验室高纯锗γ谱仪安装、调试及维护使用摘要：本文总结了实验室高纯锗γ谱仪在安装、调试过程中需要注意的事项，介绍了高纯锗γ谱仪在日常使用过程中遇到的常见故障。
结合高纯锗γ谱仪的技术手册，对高纯锗γ谱仪的日常使用和常见故障解决提出了些建议。
关键词：高纯锗γ谱仪；探头；电制冷；放射性1 前言γ射线是一种波长很短、能量很高、具有极强的穿透能力的电磁波，其放射性危害涉及面广、杀伤力强、危害大，是人类外照射的主要来源。
随着3.11日本福岛核事故的发生，放射性监测一度成为了国内外专家和公众关注的焦点，而γ核素分析则是放射性监测工作中最为重要的一部分。
高纯锗γ谱仪是一种专门用于对放射性核素分析的物理测量仪器，其具有能量分辨率高、峰形好、性能稳定等特点，目前高纯锗γ谱仪已被核电厂、海关检验局、研究院校等单位的实验室广泛应用于放射性监测工作中。
本文主要针对采用电制冷的高纯锗γ谱仪在安装、调试过程中遇到的一些问题进行总结，提出预防措施和解决方案，并对仪器日常维护使用提出了建议。
2 高纯锗γ谱仪的安装高纯锗γ谱仪主要由高纯锗探头、数字化谱仪（MCB）、铅室及支架、电制冷（X-COOLER）、UPS电源、DIM盒高压模块、电脑等组成。
为保证高纯锗γ谱仪的顺利安装和后续的稳定运行，在仪器安装前，实验室需满足以下要求：1)环境温度：温度控制在23℃以下，并保持稳定；建议实验室分为仪器间和操作间，仪器间单独配备空调。
2)环境湿度：相对湿度不超过60%；若超过60%，很可能会在高纯锗探头的外表面产生冷凝水，损坏探头内部的电子学组件，进而影响仪器的稳定性和使用寿命。
3)电源配置：220V，50Hz的交流电，建议尽可能采用多路电源供应，以保证仪器的长期稳定运行。
4)电源接地：要求零线和地线分开，零线地线之间交流电压小于3V；保证高纯锗γ谱仪在进行γ核素分析时，低能区电子学噪声对计数产生的影响尽可能小。
5)承重能力：原装进口铅室和国产一体化整体铅室重量大约在1100Kg左右，国产分离铅室一般也在1000Kg以上（根据铅室的层数而定），因此建议实验室尽可能设置在1楼，并在铅室安装位置放置1-2m2的垫板（铁板或者铜板）以避免损坏地板。
高纯锗伽马能谱仪认识实验报告
⾼纯锗伽马能谱仪认识实验报告⾼纯锗能谱仪认识实验报告⼀、实验⽬的1、了解半导体γ谱仪及相应数据采集软件的⼀般操作使⽤⽅法；2、了解天然放射性核素铀、镭、钍、钾和⼈⼯放射性核素137Cs、60Co等的特征γ射线谱；3、了解能量刻度⽅法；4、理解低本底相对法γ谱定量分析原理。
⼆、实验内容认识137Cs单能源的仪器谱（复杂谱）学习⽤152Eu放射源进⾏探头能量刻度的⽅法；采集并观测226Ra的γ射线谱，认识镭组γ射线谱的主要成份，学习伽马谱定性分析原理；采集混合体标准源谱线，了解伽马谱定量分析原理。
三、实验仪器⾼纯锗伽马能谱仪组成：探测器（HPGe)探头(晶体＋前置放⼤器＋低温装置)；多道脉冲幅度分析器（MCA) (⼀般⼤于4000道，现在⼀般都带有数字稳谱功能)；计算机(谱解析软件及定量分析软件)⽰意图：探测器（HPGe)探头(晶体＋前置放⼤器＋低温装置)1、探测器结构：⾼纯锗伽马能谱仪探测器分为N型和P型。
所有⾼纯锗探测器本质上就是⼀个⼤的反转⼆极管。
为了放⼤信号，需要连接⼆极管和进⾏信号处理的电⼦学线路，在晶体上做出两个接触极。
晶体上的电接触具有两极：较厚的锂扩散极，即N+接触极（⼏百微⽶）；较薄的离⼦注⼊极，即P+极（⼏百纳⽶）。
锂接触极较厚，因为此极是⾦属锂扩散到晶体中所形成的，厚度可控制在⼏百微⽶的量级，晶体能够被切割成任意形状。
然⽽，晶体（⼆极管）内部的电场分布很重要，这点使得具有实⽤价值的晶体形状被限制成带有中⼼圆孔的圆盘状或圆柱体状。
圆柱体探测器的⼀端是封闭的，⼜称为同轴探测器；⽽圆盘状的探测器⼀般称为平⾯探测器。
根据所⽤材料类型的不同(N型或者P型)，接触极是不同的。
对于P型探测器，较厚的锂扩散极在探测器的外表⾯⽽薄的离⼦注⼊极在内表⾯。
对于N型探测器，接触极和P型恰好相反。
图1给出了两种P型探测器晶体的⽰意图；图2给出了两种N型探测器晶体的⽰意图。
图1. P型⾼纯锗探测器⼏何结构⽰意图。
高纯锗γ能谱仪在铀矿石镭测定中的应用
高纯锗γ能谱仪在铀矿石镭测定中的应用作者：薛文浩来源：《科学大众》2019年第06期摘; ;要：高纯锗γ能谱仪在地质找矿、环境监测等领域中的应用越来越普遍，特别是对于铀矿石中放射性元素的测定，具有精确度高、测量能谱范围宽、操作简便等特点。
文章采用蜡封法，将样品压实密封在样品盒内达到平衡，通过152Eu 对外界电磁感应进行能量刻度，在高纯锗（HPGe ）γ谱仪内测定铀矿石中Ra 的含量。
測定结果相对误差在﹣4.28%～2.63%之间，满足分析要求，并提出了减小测量误差的方法。
关键词：高纯锗γ能谱仪;铀矿石;镭目前在测量铀矿石中镭的含量时，通常使用射气法、高纯锗能谱法两种方法。
射气法需要经过熔融、富集等比较复杂的程序，而高纯锗能谱法步骤简便，只需将待测样品密封一段时间后，即可直接测量。
HPGeγ能谱法可用于测量矿石、土壤、建材以及水中的镭含量，也可运用于测量较低核素含量，分析精度要求不高的样品，结果一般满足分析要求。
HPGeγ能谱法的测定结果合格率通常为80%，本实验采用蜡封法，将样品压实密封于样品盒内，放置半个月后进行测量。
用152Eu进行能量刻度，对高纯锗γ能谱仪测量条件进行探索，经多种方法验证，测量结果准确可行。
1; ; 实验仪器及方法原理1.1; 实验仪器高纯锗探测器技术始于20世纪70年代中期，锗晶体的杂质浓度可降到1 010原子cm-3的水平，以其高探测效率等优点广泛应用于伽马能谱测量等领域[1]。
本次实验中所用到的仪器是美国ORTEC公司生产的GMX-50型高纯锗γ能谱仪，该谱仪对60Co1332.51 keV的能量分辨率为2.19 keV，相对探测效率为50%，康峰比为58∶1。
使用X-COOLER电制冷进行探头冷却。
标准源采用Cs和Eu，铀矿标准物质采用国家一级标准物质GBW 04110，镭含量为8.98×10-11 g/g。
1.2; 实验方法及原理高纯锗探测器的核心是PN结，通过锂蒸汽扩散法在晶体表面高度掺杂的N+层电极。
基于高纯锗γ谱仪测量高氡浓度的方法
基于高纯锗γ谱仪测量高氡浓度的方法龚蕾;单健;何正忠;吕丽丹【摘要】准确测量环境高浓度氡是评价高氡浓度场所氡年释放量及辐射危害的必要工作,通过基于高纯锗γ谱仪测量技术,利用特制的采样测量盒,建立了测量高氡浓度的方法及装置.实验结果表明:该测量方法探测效率为7.16×10-3,采样盒放于高纯锗探头表面条件下所对应的探测上限可达1×1011 Bq/m3,探测下限为5.5×104 Bq/m3;与闪烁室测氡方法进行了高氡浓度测量比对,两者相对偏差在2％以内.【期刊名称】《南华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(033)003【总页数】5页(P44-47,53)【关键词】高氡浓度;高纯锗γ谱仪;采样测量盒【作者】龚蕾;单健;何正忠;吕丽丹【作者单位】福建福清核电有限公司,福建福清350318;南华大学核科学技术学院,湖南衡阳421001;南华大学核科学技术学院,湖南衡阳421001;南华大学核科学技术学院,湖南衡阳421001;南华大学核科学技术学院,湖南衡阳421001【正文语种】中文【中图分类】X8370 引言在矿山通风不良的地下开采矿井中、矿井总排风口常会出现高氡浓度(氡浓度大于1×105Bq/m3)[1-2]，及时准确测定这些区域的高氡浓度是评价地表氡年释放量的必要工作。
在膜材料扩散系数和扩散长度的测量实验中，需要测试材料两面建立高达百万乃至上亿Bq/m3的氡浓度梯度，使穿透膜材料氡的数量达到可准确测量的水平[3-5]。
而为了准确计算氡在该种材料扩散系数，需要能准确测量出高氡浓度的方法及装置。
然而，现有常规监测手段在测量高浓度氡存在以下几个问题：一是高氡浓度值超出了大部分仪器的测量量程；二是高灵敏度氡浓度测量仪在测量高氡时，高计数率易导致仪器死时间的增加，测不出准确的测量值；三是采样器和探测器一体的氡测量仪器在长期高氡浓度测量中，氡扩散进入采样器或探测器材料分子间隙里，使得探测器污染问题严重[6]。
高纯锗谱仪的探测效率与伽马能量和探测距离的关系研究
高纯锗谱仪的探测效率与伽马能量和探测距离的关系研究高纯锗谱仪目前在科学实验和科研教学中都被广泛应用。
研究高纯锗谱仪的探测效率与伽马能量和探测距离之间的关系，有利于我们更好的应用高纯锗谱仪。
本次实验中利用了标准源133Ba，137Cs和60Co刻度高纯锗探测器在高能段（E ＞160KeV）的效率曲线。
通过调节探测器与标准源之间的距离（10＜d＜150mm，γΔd小于0.5mm），观测效率曲线和探测距离之间的变化关系。
并且在测量过程中为了减小统计误差，各特征伽马的全能峰计数都大于2.0×105；同时还利用了强干扰法对其中较大死时间的数据进行了修正。
最后通过拟合所有的实验测量点，得到了探测效率与伽马能量以及探测距离之间的普适函数关系，这一结果为今后开展大规模的非标准样品的实验测量和体样本探测效率的模拟计算等工作提供了便利条件。
关键词：高纯锗谱仪；探测效率；探测效率第一章引言1.1研究背景和意义高纯锗伽马谱仪（HPGe-γ）是γ射线能谱分析的重要设备，由于其能量分辨率好，能量响应范围宽等优点，在能量分辨率和中子活化分析要求都比较高的γ能谱分析场合，一直被广泛应用，如：放射性核素的甄别和活度测量。
在核辐探测领域中，受到人们极大重视。
早期的锗探测器是用杂质浓度1013—1014cm-3的p型锗，通过锂离子漂移技术获得补偿高阻来实现。
1971年Hall和Hansen首次研制出净杂质浓度≤1010cm-3的锗单晶，接着又制成了高纯锗探测器，近年来，随着高纯锗材料质量的进一步提高，器件制备中引进新的工艺和配置低噪声电子学系统，高纯锗探测系统的性能又有了明显的改进，使其应用范围日益扩大，目前在核辐射核辐射探测领域被广泛使用。
目前的高纯锗伽马谱仪所能达到的指标是：对60Co1.332Mev的γ射线的能量分辨率为1.6keV，相对探测效率45％；对55FeV X射线分辨率小于150V，γ射线能量范围2keV—10MeV。
高纯锗操作规程
高纯锗操作规程一、引言高纯锗是一种重要的半导体材料，在科研和工业领域具有广泛应用。
为了确保高纯锗的品质和操作安全性，制定一套操作规程是必要的。
本文旨在规范高纯锗的操作流程，以确保操作人员的安全和高纯锗材料的质量。
二、安全措施1.1 穿戴防护装备：操作人员应佩戴防护手套、眼镜和实验室外套，以防止高纯锗接触皮肤或眼睛。
1.2 通风设施：操作区域应设置良好的通风系统，确保有足够的新鲜空气流通，防止毒气积累和火灾发生。
1.3 防火措施：操作区域应与易燃物隔离，并配置灭火设备，以应对可能发生的火灾。
1.4 废物处置：高纯锗使用后的废物应按照相关法规进行妥善处置，不能随意丢弃或混入其他废物中。
三、操作流程2.1 准备工作2.1.1 确认工作区域的安全性：检查操作区域的防护设备和消防设备是否齐全正常，确保工作区域无明火或易燃物。
2.1.2 检查工具和设备：确认所需的工具和设备完好，并处于可正常使用状态。
2.1.3 操作前的准备：进入操作区域前，应洗手并穿戴好防护装备。
2.2 操作步骤2.2.1 取出高纯锗样品：使用合适的工具，小心地取出高纯锗样品。
2.2.2 清洁样品：使用无尘纸或棉签轻轻擦拭高纯锗样品表面，去除表面污垢。
2.2.3 分析测试：将清洁后的高纯锗样品送至分析实验室或设备进行相应的测试和分析。
2.2.4 记录数据：根据分析结果，记录相关数据和观察结果。
四、风险与应对措施3.1 操作风险3.1.1 中毒风险：高纯锗在加热或与其他物质接触时可能释放有害气体。
操作人员应保持操作区域通风良好，并远离高纯锗样品产生的气体。
3.1.2 火灾风险：高纯锗在与氧气接触时可能发生自燃。
操作人员在操作过程中应与易燃物保持一定距离，并不可使用明火。
3.1.3 误伤风险：高纯锗样品表面可能有尖锐边缘，操作人员应小心操作，避免划伤皮肤。
3.1.4 感染风险：操作人员应定期接受医学检查，确保无传染性疾病。
3.2 应对措施3.2.1 毒气泄漏：一旦发生高纯锗样品毒气泄漏，立即关闭操作区域的通风系统，迅速撤离，并寻求专业人士的帮助。
高纯锗_谱仪活度测量标准装置_谭金波
第21卷 第3期2000年7月 计 量 学 报ACTA M ET RO LOG ICA SIN ICA V ol .21,№3 July ,2000文章编号:1000-1158(2000)03-0232-07高纯锗γ谱仪活度测量标准装置谭金波,李彦禄,徐春长(中国计量科学研究院,北京100013)摘要:介绍高纯锗γ谱仪活度测量标准装置的效率刻度、性能检验和对测量误差的详细分析。
在59～1408keV 能量范围和3.7×103～3.7×105Bq 活度范围内,本标准装置测量30多种常用放射性核素活度的扩展不确定度为1.4%～5.0%。
关键词:高纯锗γ谱仪;效率刻度;活度中图分类号:T B98 文献标识码:A收稿日期:1999-07-30;修回日期:1999-09-041 引言锗γ谱仪是放射性核素活度测量的重要工具,在核工业、国防、科研、环境监测和卫生防护等部门得到广泛的应用。
但锗γ谱仪是相对测量装置,其量值有赖于用标准源进行刻度。
为了在γ谱测量领域开展量值传递,我们于八十年代初期开始进行锗γ谱仪计量学性能的研究[1],利用进口的SCORPIO -3000Ge (Li )谱仪系统建立了我国第一台锗γ谱仪活度测量标准装置。
但是,随着电子仪器的老化,Ge (Li )探测器性能变坏和多道计算机系统性能的落后,原标准已不能满足科研和检测工作的需要,因此,我们对原标准进行了技术改造。
本文叙述对改造后的高纯锗(HPGe )γ谱仪标准装置所做的工作。
2 标准装置改造后的高纯锗(HPGe )γ谱仪标准装置方框图如图1所示。
除多道分析器卡和计算机外均为美国CANBERRA 公司的产品。
P 型同轴HPGe 探测器的能量分辨率为1.84keV ,相图1 谱仪系统方框图对效率为20%(对60Co 的1332keV γ射线)。
探测器上配有自己设计加工的点源测量支架,源可以放在离探测器表面10、15、20和25cm 的位置,源轴向位置的重复性为0.1mm 。
ORTECGMX60P4高纯锗伽玛谱仪
ORTEC GMX60P4高纯锗伽玛谱仪系统整体特性：全面保证高纯锗探测器的性能指标；分辨率长期稳定；最大数据通过率大于100kcps；采用高度集成的数字化谱仪，具有自动极零、零死时间校正、自动最优化、数字化门控基线恢复、数字化稳谱和内置示波器等功能；系统在从极低到极高的计数率范围内都有良好的稳定性与可靠性，从而保证了测量精度；软件界面友好、操作简捷、功能强大。
高纯锗探测器GMX60P4-83晶体类型：N型高纯锗，同轴型相对探测效率：大于60%能量响应范围：3keV – 10 MeV能量分辨率：对1.332 MeV峰（Co-60）：≤ 2.3keV对 5.9keV峰（Fe-55）：≤ 1.1 keV峰康比：≥ 56：1峰形参数：FW0.1M/FWHM ≤2.0，FW0.2M/FWHM ≤ 3.0冷指：垂直冷指，可拆卸；30升杜瓦端窗：超低本底材料，整体碳纤维封装，直径83mm液氮装置：垂直冷指CFG-PV4；冷指延长棒CRE-1；30升杜瓦瓶DWR-30。
50升液氮存储罐STD-50L（国内采购）；自增压液氮传输装置WD/50（国内采购）；液氮传输软管TL-12（国内采购）。
数字化谱仪DSPEC-jr2.0-NEGGE-最大数据通过率：大于100kcps（低频抑制器LFR关闭）；大于34kcps（低频抑制器LFR开启）；-具有低频噪声抑制、自动最优化、自动极零、零死时间校正和虚拟示波器等功能；-液晶屏显示，能随时显示探测器晶体温度、高压状况、增益/零点稳定性、实时间/活时间和计数率等信息；USB2.0接口；-系统变换增益（存储器分段）：由计算机选择为16,384，8192，4096，2048，1024或512道；-积分非线性≤±0.025%；微分非线性≤±1%；-数字化稳谱器：由计算机控制并稳定增益和零点；-温度系数：增益:<35ppm/︒C ；零点:<3 ppm/︒C；-脉冲抗堆积：自动设定域值，脉冲对分辨率为500ns。
N型同轴Ortec伽玛谱仪的安装及使用
摘要本文从高纯锗探测器结构、性能、探测原理入手，详细论述了数字化高纯锗谱仪各部分硬件的性能、作用以及谱仪各部件间的通信、电源的连接方法；介绍了数字化高纯锗谱仪与计算机的网络通信设置，并简要了数字化高纯锗谱仪软件安装过程，详细讨论了数字化高纯锗谱仪的各待设参数的作用及设置方法，通过对谱仪系统的优化，提高谱仪的性能；从核素库设置入手，介绍谱仪的能量及半高宽刻度、效率刻度过程；分析了谱仪软件的基本算法；最后通过谱仪软件对样品自动分析方法参数设置入手，简要讨论样品自动分析过程。
通过本文论述，全面分析介绍本实验室的数字化高纯锗谱仪的安装、参数设置及使用方法，从而为实验室今后的测试工作带来极大的帮助。
关键词：高纯锗；系统优化；核素库；效率刻度；自动分析目录绪论 (1)1 Ortec伽玛多道谱仪的硬件介绍及安装 (2)1.1 谱仪硬件介绍 (2)1.1.1 高纯锗探测器 (2)1.1.2 炮筒 (3)1.1.3 数字化谱仪 (4)1.1.4 计算机 (4)1.1.5 铅室 (4)1.1.6 液氮传输橡胶圈、杜瓦瓶 (5)1.1.7 金属项圈、金属套圈 (5)1.1.8 网卡、同轴电缆线 (5)1.2 谱仪硬件安装 (5)2 Ortec伽玛多道谱仪软件安装及参数设置 (7)2.1 计算机网络协议设置 (7)2.2 谱仪软件安装 (7)2.3 谱仪软件参数设置 (7)3 Ortec伽玛多道谱仪系统刻度及算法简介 (11)3.1 能量及半高宽刻度 (11)3.2 探测效率刻度 (14)3.3 算法简介 (16)3.3.1 本低值的计算 (16)3.3.2 谱峰净面积的计算 (16)3.3.3 峰位的计算 (16)3.3.4 半高宽的计算 (17)3.3.5 放射性核素活度的计算 (17)3.3.6 探测器的探测下限计算 (18)4 样品自动样品分析 (19)4.1 自动分析参数设置 (19)4.2 样品分析结果的获取 (21)结论 (22)致谢.............................................. 错误！未定义书签。
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到货包装相关图片
铅室主体腔室
铅室支架及铅塞
铅塞
30
2.3 铅室安装
安装工具包括： 1）木箱拆卸工具，如扳手、一字螺丝刀等； 2）地牛拖车（载重1.5吨以上）； 3）手动插车（载重1.5吨以上）； 4）吊带及其固定螺栓。
31
工具相关图片
地牛拖车
手动插车
吊带及其固定螺栓
32
铅室安装过程
1）用起吊插车将铅室主体腔室吊高80cm。
22
2.1 HPGe谱仪系统组成
1. 低本底铅室 2. 探测器及致冷系统 3. 数字化谱仪 4. 谱分析软件
23
液氮致 冷系统
探测器及致冷系统
电致冷系统 高纯锗探头
24
数字化谱仪
25
谱仪特性
26
2.2 系统设备到货清单
传统液氮制冷型设备，含以下部件： 1）、主探测器＋冷指＋延长棒（长条木箱包装）； 2）、原装30L液氮罐（100cm*40cm*40cm 纸箱）； 3）、数字化谱仪及其配件（AMETEK纸箱）； 4）、铅室主体腔室（大型木箱）； 5）、铅室支架及铅塞（塑料膜包装）； 6）、其它配件（仅限额外采购部分）。
4
Co60衰变纲图
A A0e t
5
高纯锗基本类别
6
P型锗信号收集
eh
p+ (B implantation)
p 型锗
n+ (Li drifted)
+
7
N型锗信号收集
h e-
n+ (Li drifted)
n 型锗
p+ (B implantation)
+ -
8
n+
p type Ge
整流接触
p+
连到数字化谱仪
连接简单方便，只需和数字化谱仪唯一的信号线对接即可，连接处用螺丝固定
避免电缆的不正常中断造成系统的损伤。尤其适合用于野外和现场测量的系统。
40
数字化谱仪的连接
右图是实验室常用的数字化谱仪 DSPEC jr 2.0的后面板的图示。
连接12-15V DC的电源接口
两种和计算机通讯方式: RS-232以及USB。
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到货包装相关图片
探头＋冷指＋延长棒
原装30L液氮罐
28
到货包装相关图片
数字化谱仪及配件
注：
1）该箱子有AMETEK 标 识；
2）纸箱的尺寸根据订购数 字化谱仪的型号决定。一 般Dspec-jr 2.0/DspecLF/Dspec-Pro/Digidart 几 款谱仪箱子较小；Dspec50 /502 箱子较大。
γ射线与周围物质的原子发生光电效应，可 以发出X射线。例如， γ射线在屏蔽层铅中作 用可引起铅的88keV的X射线。原子序数越 高产生的X射线能量越高,所以低本底测量中 采用分层屏蔽。
② 反散射峰
入射光子在周围材料上产生的~180°方向的 反散射光子所引起的。它的能量随入射光子 的能量变化不大,通常在200keV左右。
SMART-1高压/数据集成模块， 提供前放所需要的偏压；探头的温度； 探头的被加载的高压值；探头的高压状态； 探头是否过载；探头的高压保护状态；探 头的序列号；探头的授权号等；
这些信息可以显示在数字化谱仪的液晶显 示屏上（如DSPEC-jr or DSPEC-jr 2.0, Digidart等带有液晶显示屏的数字化谱仪）
比活度：单位质量(或体积)样品放射性活度。 浓度：单位体积的液体或气体的放射性活度。
3
放射性衰变基本规律
指数衰减：放射性核素的放射性按照时间的指数形 式衰减。
A
dN(t) dt
d (N0et ) dt
N0et
N (t)
定义： A0 N0
则： A A0e t
λ为衰变常数：一个原子核在单位时间内发生衰变 的概率。
双击Setup进入安 装程序，
一直点击Next，弹 出如下界面：
在serial Number
③ 湮灭峰
较高能γ射线在周围物质材料中通过电子对
效应产生的正电子湮没时,放出两个
0.511MeV的γ光子可能有一个进入晶体。
20
探测器响应谱图
全能峰
康普顿本底
多重康普 顿效应
≈ 200 keV 511 keV
hv – 1022 keV
hv – 511 keV
21
hv
2、 HPGe谱仪的安装
2.1 HPGe谱仪系统组成 2.2 系统设备到货清单 2.3 铅室安装 2.4 探测器及谱仪安装
连接探头的接口，一般是10个小接口， 3个大接口（一边一个，另一边两个）， 只有一种方式可以接入，因此不会发生
连接错误。
注意：在探头被加高压时，切忌断开 探头与数字化谱仪的连接或者断开数 字化谱仪的电源，否则容易造成探头 的工作状态发生变化，分辨率变差。
41
3、 MAESTRO软件的安装
1.安装Connect-32软件 2.安装Maestro-32软件
探测器和第一级信号处理
探测器
FET Rf
至前置放大器
HV Cf
10
能量分辨率
dE²= dE²(统计涨落) + dE²(电荷收集涨落) + dE²(电子学涨落)
• dE(统计涨落) = SQRT(2.35²* F * ε * E)
– E = γ 射线能量 – ε = 平均电离能 = 2.96eV – F = 法诺因子 = 0.08
• 连接探头部分和高压DIM盒部分的电缆。 • 连接高压DIM盒和数字化谱仪。 • 连接数字化谱仪的电源线，检查电源是否为220V。 • 连接数字化谱仪和计算机。
36
安装HPGe探测器
3 2
1 1
2
3
液氮杜瓦
1、将上图中的金属套圈放置 于橡胶液氮传输部分上，两 部分一起放置于液氮杜瓦上， 用图中的金属螺丝穿过金属 套圈和橡胶圈至杜瓦的金属 端口，上紧螺丝，固定此两 部分。
DIM盒高压模块
一般的高纯锗探头部 分会输出两个等同的 信号，以满足有些用 户的能量和定时两个 信号的需要。
如图是普通的数据线连接DIM盒高压模块的示意图。从1到6分别为：
13针电源/信号线；9针前放电源线；高压自保护信号线；
探头的高压线；前放输出信号线；PLUS系统配备的Inhibit线。
39
SMART-1集成模块的电缆
Ebind （结合能）取决于原子序数Z，一般为几个keV至数十keV 光电效应截面正比于Z5 => Ge (Z=32) 的光电截面远大于Si (Z=14) 结合能将以特征X射线形式释放出来或发出俄歇电子
=> 光电子和俄歇电子在HPGe中产生电子-空穴对。
15
光电效应- 谱图
16
康普顿效应
入射γ光子与原子的核外电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给电子，使它反冲出来， 而光子的运动方向和能量都发生了变化，成为散射光子。
• 康普顿散射
(数百keV至5 MeV)
• 电子对效应
(5至10 MeV)
14
光电效应
γ光子的全部能量转移给原子中的束缚电子(通常为K壳层上的电子)
自由电子的能量和动量守恒 :
h ν = ½ me-ve-2
and
束缚电子的能量和动量守恒 :
h ν = ½ me-ve-2 + Ebind and
h ν / c = me-ve- => ↯ h ν / c = me-ve- + matom vatom => ☺
33
铅室安装过程
2）将铅室主体腔室落于支撑架上。 注：
• 铅室主体落在四个固定螺钉中；
• 铅室正面标签与支架开口方向一致；
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铅室安装过程
3）用地牛将铅室置于恰当位置。
铅室安装完毕！！！
35
2.4 探测器及谱仪安装
• 将HPGe探头部分的冷指穿过液氮传输后插入液氮罐
中，冷却至少6小时；若系统配备铅室，需先将数据线 穿过铅室底部通道。
│E >= 105 V/m │E >= 3*105 V/m
vmax(e-) = vmax(hole) ≈ 1cm/100nsec
=> 获得最快的上升时间可通过施加非常高的电压来实现
脉冲的形状和上升时间与载流子在探测器的灵敏体积中形成的位置有关。当探 测器受到大面积照射时，电子空穴生成的位置大体上是随机分布的。
2、调整冷指上金属项圈的位 置后固定该项圈的螺丝，其 作用是做为支撑落在左图金 属套圈上，维持探测器于一 定的高度。
置于液氮中的冷指的状态
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安装HPGe探测器
冷指通道 1、将探头上的数据线或者SMART-1高压盒 穿过左图中的铅室冷指通道； 2、将冷指穿过铅室的冷指通道进而插入液 氮罐中。
连接探头和DIM盒的电缆
E
接触极的类型: p+ 接触 -> 硼离子注入 n+ 接触 -> 扩散Li
E -> 电场强度 x -> 距整流接触的距离 D -> 晶体厚度 Dx
p+ B 注入 -> 厚度~0.3µm n+ Li 扩散-> 厚度~600µm
接触的位置: 总是选择外表面为整流接触。 距整流接触越近，电场越强。
耗尽区随着外加电压的增加从外向内扩散，当达到耗尽电压时，正好扩散到内表面。 9
Q(t) e- collected
holes collected
产生于 n+ 接触附近的电子-空穴对
注意: 脉冲形状问题可通过使用 恒比甄别器来解决。
12
time
峰形
峰形参数：
• 高斯分布