YAP：Ce闪烁探测器γ射线能量响应研究

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Fra Baidu bibliotek
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Z’ X 2晶 体 的 ! 个 实 验 !! 图 ! 所 示 为 用 F+ 能点连成的能量响应曲线和用质能吸收系数进 行的计算机数值 计 算 的 结 果 比 较 " 用质能吸收 系数进 行 数 值 计 算 只 能 得 到 相 对 值 ! 这里用 $ " b ) ) *? 2 # 能点予以归一校正 #
! ! > 之间发生的 非 弹 性 碰 撞 过 程 $ 在 该 过 程 中 ! 入 射光 子 的 部 分 能 量 转 移 给 电 子 ! 使它脱离原子 成为 反 冲 电 子! 而光子的运动方向和能量则发 生变化 $ 入射光子的能量和动量在反冲电子和 散射 光 子 两 者 间 进 行 分 配! 并满足能量和动量 守恒定理 $ 散射光子的能量为 ’
实验中 ! 屏蔽铅墙尺寸足够大 ! 厚度足够厚
" " ! 以 避 免) V "/ -# X $源放射出来的 "射线直
C! 测量结果分析与讨论
实验测量结果列于表 =$ 新型 !! 从 表 = 所 列 实 验 数 据 可 以 看 出 ! ) " F+ Z’ X 2无机晶体对 X $" 射线能区的 " 射 线 灵敏度相对较高 ! 是同体积 X 2 U "倍 @ 晶体的= 多 $ 采用 F+ Z’ X 2晶 体 比 X 2 U @ 晶体更利于 " 射线测量 $
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(# e=# 注量率0 " " / -e(1M X1/ " 射线相对灵敏度 " 射线灵敏度0 V =& ( Bd= " ! >& V !d= " ! V& ) "d= " ) )& > !d= "e= ) )& " >d= "e= ) V& ) *d= "e= ) !& ! Bd= "e= * V& ( (d= "e= * !& * =d= "e= * !& ) (d= "e= * !& " >d= "e=
算对数据进行分析处理 $ 新型 F+ 是同体积 X Z’ X 2无 机 晶 体 对 " 射 线 的 灵 敏 度 相 对 较 高 ! 2 U @ 晶体的 = " 倍多 $ 采用 F+ Z’ X 2无机晶体比 X 2 U @ 晶体更有利于 " 射线测量 $ 关键词 ! 康普顿散射 F+ Z’ X 2无机晶体 & " 射线能量响应 & " # 中图分类号 ! +!!! 文章编号 ! 9 W > = !!!! 文献标识码 ! = " " " A ) B @ = ( " " ) " ! A " ! ! * A " @
!" 1" o# >" 1" ; " # o# o . 1" 测量原理示意图示于图 =$ !!
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图 =! 测量原理示意图 U . & =!6 T 2 , / :$ P2 7 M < 3 2 2 1 ,N 3 . 1 / . % 2 4 N
图 @! ?X ’ Z 程序模拟计算测点处散射光子的能谱分布 U . & @!0 1 2 3 2 / , 3 < -$ P M / 7 , , 2 3 . 1 : $ , $ 1 4 5M 4 4N N . 12 7 M < 3 . 1 $ . 1 , MM . < % 7 , 2 8I . , : ?X ’ ZN 3 $ 3 7 4N 4
A 3 7 MO <M / 7 , , 2 3 . 1 7 3 2 , &] . , :, : 2 M 2M . 1 % 2 A 2 1 2 3 . 1 , $7M 2 3 . 2 M$ P M . 1 % 2 A 2 1 2 3 5 57X 4, 4 4 4 4 5 4 5" A 3 7 M , : 2M 2 1 M . , . S . , . PF+ Z’ X 2 M / . 1 , . % % 7 , $ 38 2 , 2 / , $ 3I 7 M M , < 8 . 2 8 & 9 : 2 3 2 M < % , M . 1 8 . / 7 , 2 " 5 5$ , : 7 , , : 2" A 3 7 2 1 M . , . S . , PF+ Z’ X 2M / . 1 , . % % 7 , $ 3 . M$ 3 2, : 7 1= ", . 2 M$ P , : 7 ,$ PX 2 U 5M 5$ @ ! ’ M / . 1 , . % % 7 , $ 3I . , :, : 2M 7 2S $ % < 27 1 8F+ Z X 2M / . 1 , . % % 7 , $ 3/ $ < % 8O 23 2 7 3 8 2 87 M7 17 % A 4 & A 3 7 2 , 2 / , . 1 , 2 3 1 7 , . S 2M $ % < , . $ 1P $ 3" 58 4 ’ ’ & & ? " . 6 ( # F+ Z X 2 . 1 $ 3 7 1 . /M / . 1 , . % % 7 , $ 3 A 3 7 2 1 M . , . S . , X $ , $ 1M / 7 , , 2 3 . 1 " 4 5M 5 N 4 8< 人们一直在寻找一些有较高发光 !! 近 年 来 ! 产额 % 衰减 时 间 短% 对核辐射具有较高探测效 率% 辐射硬度高以及化学稳定性好的闪烁材料 $ 在所提出的几种新型无机闪 烁体中 ! 掺有 X 2 的 F+ Z’ X 2晶体引起人们广泛关注 $ F+ Z’ X 2" , , 3 . < -7 % < . 1 < -N 2 3 $ S M T . , 2 5 # 化 学 分 子 式 为 F+ 8 $ 2 8I . , :/ 2 3 . < -! % G X 2 N @’ 是一种不潮 解 % 外 观 似 玻 璃 状 的 晶 体$ 该 晶 体 的有效原子序数相对 较 低 ! 密 度 高! )& WY@ !Y
射角 & F" 为电子静止质量 & + 为光速 $ X $源发射的 " 射线经铅墙屏蔽准直后照 射在 X 经康普顿散射后 ! 在散射角为 <散射靶上 !
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图 (! 铅墙屏蔽体剖面示意图 U . & (!6 T 2 , / :$ PZ O A M : . 2 % 8 . 1 2 / , . $ 1N % 7 1 2 4 4M
收稿日期 ! 修回日期 ! ( " " ! A " > A ( !& ( " " ! A = = A " = 作者简介 ! 张建华 " ! 男! 江苏泰兴人 ! 研究实习员 ! 硕士研究生 ! 脉冲辐射测量专业 = B * *(#
@_ @ 能量分辨率可与 ’ 相 比& 发 0 & " # V& @ *4 / 7 L 9 % " # 光产额大 ! 约为 ’ 的! 能显著 7 L 9 % "a !V "a !
" ?J RJ S : 5 % " -A + / ’ F " % " ’ ’ . % " 5 # % + #! 8 ( IB = B ( = (!@ % " " ( = B " "! : 5 % " -# 3( )1 2 2? 3 3 2)
" = ! ’ " # R = > # 6 ’ 3 : 2" A 3 7 M P 3 $ -) X $3 7 8 . $ 7 / , . S 2M $ < 3 / 2 7 O $ < ,(& (d= " 7 3 2, 3 7 1 M P 2 3 3 2 8 !9 g 5
原子能科学技术 !! 第! "卷
质作用产生散射 " 光子的同时还产生康普顿电 子! 因此 ! 在探测器 前 放 置 U 2吸 收 片 以 降 低 康 普顿电子射线的影响 $
1" " # = 1" " # == $ M , ( =</ F" + 其中 ’ 1" 和 1" , o分 别 为 入 射 和 散 射 光 子 能 量 & 为散 射 光 子 与 入 射 光 子 方 向 间 的 夹 角 ! 称为散 1" o ;
7 : ( &! 1 6 ’ " & # $ $ N $ $ " #. /\ = ;’ J "7 3 $ & $ , , ’ . 6! " " 3 . 6 8. 87
! ! ! ! C D+’E; . 7 1 A : < 7 C D+’E X : < 7 1 A P 2 . Z 0 ’E 9 7 . A . 1 W L[ < A 3 $ 1 N 4 4 !DH ? ]+’EC : 2 1 A , $ 1 2 1 A / : < 1 4 4
第!期 !! 张建华等 ’ F+ Z’ X 2闪烁探测器 " 射线能量响应研究 表 @! 实验测量结果及其比较 2 ’ > , "@!J . * ’ 6 $ # . &. / " 5 " 6 $ * " & -( ’ ’ + +
晶体类型及尺寸 V "--d( "-- F+ Z’ X 2 / 散射角0 l @ V V " ) ! > * ! V--d( "-- X 2 U / @ @ V V " ) ! > * 能量0 ? 2 # "& > ) * "& ) ) * "& V ( * "& @ * * "& > ) * "& ) ) * "& V ( * "& @ * *
( ( 放射源 & ( ( 准直器 & ( ( 散射靶 & ( ( 探测器 =( (( @( !(
用美国 , 的方向 上 探 测 能 量 为 1 o的 散 射 光 子! " ‘ 0 L 9 D W 0 F ) V = * + 型微电流仪测量 探 测 器的 输 出电流! ! 同 时! 用 热释 光剂量 片 监 测测 点 " 1 o# " 并换算成光子注量率 ." ! 则探测 处的剂量 ! 1 o# " 系统对能量为 1 o的 " 射线灵敏度为 ’ "
提高 探 测 器 效 率 & 发 光 衰 减 时 间 短! 为( V! 是一种 较 好 的 快 响 应 晶 体 & 最大发射波 ! @ "1 M 长为 @ 因此 ! 作为闪烁 晶体 ! V "1 -! F+ Z’ X 2与 光电倍增管的接收范围基本匹配 $
@! 测量原理
康普顿效应是入射 " 光子与原子核外电子
接打到探测器上 $ 屏蔽体后壁设计了 = 个斜喇 叭口 " 图 (# ! 以避免 "射线经后壁反射到散射 靶 上 而 形 成 干 扰$ 准 直 器 前 剌 叭 口 直 径 为 中段直径 为 !/ 准直器后喇叭口直径 >/ -! -! 为= 环境散 "/ -$ 探 测 器 周 围 环 境 空 间 宽 敞 ! 射产生的影响 很 小 $ 另 外 ! 入射 "光子与靶物
实验中 ! 探测器对 X <散射靶以及散射靶 对辐射源均有一定的张角 ! 所以 ! 散射光子的能 量不是严格单能的 $ 为此 ! 用 ?X ’ Z 程序进 行 实验 条 件 下 的 模 拟 计 算 ! 得到在测点处的散射 光子的能 量 弥 散 " 图 @# $ 经 计 算! 在!个散射 角@ 方向上测点处的能量弥散 % % % V l V " l ) ! l > * l 度分 别 为 > b >a % > b !a % * b (a % ! b Ba $ 可 见 ! 散射角, 越 大 ! 能 量 弥 散 越 小& 能量弥 , 越 小! 散则越大 ! 但能量弥散总量较小 $
" 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所 !四川 绵阳 !) # ( = B " "
" 摘要 ! 使用新型 F+ 采 用 散 射 法 将) Z’ X 2无机晶体配 大 线 性 电 流 光 电 倍 增 管 组 成 闪 烁 探 测 系 统 ! X $源 = ! 约( 散射为单能 " 射线 ! 实验测量探测器系统的 " 射 线 灵 敏 度 ! 并结合计算机数值模拟计 " # b (d= " R g
"卷第!期 ! 第! " " )年*月 !(
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\ = ;! J "闪烁探测器 ! 射线能量响应研究
张建华 ! 张传飞 !彭太平 ! 李如荣 ! 王振通 ! 胡孟春