Ge反康普顿谱仪阵列在1980年CopenhagenPTwin.第一个用5

Ge反康普顿谱仪阵列的意义
• 角分布，能级自旋和多极混合比； • 通过多重符合得出射线级联关系； • 分辨本领显著地提高。
现代的阵列
球(Gammasphere)
• 在1987年美国洛伦兹贝克莱国家实验室建 造球．
122 个HPGe + BGO组成，110六角形，12五角形. 有效立体角2，全能效率9%，P/T比55%。
引言－射线探测器的特性
固有的、导出的及与源和环境有关的三种 特性参数。 • 1.本征能量分辨率E/E，Doppler展宽=0, FWHM＝ E2s+ E2n 2keV， • 2.全能效率(full energy efficiency) ， • 3.峰总比(peak-to-total ratio) P/T， • 4.颗粒度(granularity)，
大体积，现在p型HPGe 的直径和高度达 98110mm2,体积800cc, 质量4.4kg， 207.6%，FWHM=2.4keV。
HPGe探测器类型
• n-型和p-型Ge． n-型几keV-20MeV，抗辐照及 损伤可恢复. p-型几十keV-20MeV，有较好 的能量分辨率． • 在几何上，常用的为单开端同 轴和平面两种，及特殊的，如 井型等. • 单开端同轴可认为由同轴平面 和真同轴两部分组成. • 单开端同轴从n-型和p-型的中 心电极通过DC耦合分别引出负 的和正的信号。
脉冲形Βιβλιοθήκη Baidu的影响
负面效应 • 定时分辨率比闪烁体差， • 弹道亏损．
正面意义 • 甄别单次和多次相互作用的脉冲， • 定位．
脉冲形状甄别
• 单次和多次相互作 用产生的电流脉冲 形状
HPGe的效率
• 增大HPGe的立体角及其本征效率，即增大 体积。
• 增大体积带来一系列的困难，如偶然和、符合和、弹道亏 损、角分辨率及E等显著地增加。
引言－射线探测器的特性
• • • • 5.能量范围， 6.定时分辨率， 7.线极化灵敏度及其优良指数， 8.探测下限等。 所有参数都是射线能量Ｅ及其多重性Ｍ 的函数，通常指Ｅ＝1.332MeV和Ｍ ＝１.
Ge探测器的发展
• 提高E, ,P/T性能 指标． • 显著提高分辨本领.
有关技术的发展
• 对谱仪(pair spectrometer)
在Ge外套BGO或NaI环，环分两半。Ge 和两半 闪烁体三重符合信号允许Ge 输出。它适合 E2MeV时。单色化脉冲谱．
• 联合谱仪。
３． Ge反康普顿谱仪阵列
• 在1980年Copenhagen, P.Twin．
第一个用5个NaI(Tl)屏蔽的Ge(Li)反康谱仪 构成阵列(Array)，称为TESSA ． (total energy suppression shield array) • 增大立体角和颗粒度。 • 使用Ge探测器的重大创举。
• 提高HPGe颗粒度是另一个重要的方向。
• 保持高效率，克服上述困难，还能实现射线源的影像测 量等。
２．Ge反康普顿和对谱仪
为了提高P/T及单色化脉冲谱，有两种谱仪： • Ge反康普顿谱仪
在Ge外套2cm厚的BGO或4cm的NaI。Ge 和闪 烁体的反符合信号禁戒Ge 的输出．它适合E＜ 2MeV ，78cm2，P/T从20%55%。
４．Clover和cluster
• Clover,四叶苜蓿草 • 四个5070mm2,n-型单 端同轴HPGe，每个相对 NaI的效率21%，总体积 470cm3． • BGO长242mm，厚度从 19.5mm到3mm。 • 35mm厚重金属准直器用 于防止射线直接点火BGO。 • 共用一个低温罐．
• 电制冷技术使其广泛的应用， • MC模拟为设计良好的探测器及计算其特性 提供工具， • 数字电子学．
１．HPGe探测器
• 在1962年Ge(Li)， A.J.Tavendale and G.T.Ewan。
FWHM=6keV,分辨率的革命． 相对NaI(Tl)的效率1％。
• 在1971年HPGe,R.H.Pehi et al.。
引言－基础和应用研究
• Ge射线探测器有广泛的应用. • 放射性离子束核物理面对着：小的反应率， 高速射线源的Doppler展宽，大的射线的 多重性(multiplicity)，M30，及高本底等 极端条件． • 无中微子的双衰变． • 天体物理(Compton Telescope)、核医学、 核保障等促进了HPGe探测器的发展．
HPGe的响应函数
• 响应函数，一个单能 射线在HPGe探测器中 产生的脉冲幅度谱， 特别是峰形函数。 • 场增量、陷阱和表面 道效应影响峰形函数。
脉冲形状
• HPGe探测器输出的脉 冲形状与电子和空穴 对的产生位置有关。 • 单开端同轴的平面部 分与z和r，及真同轴 部分与r有关. • 晶轴取向效应,相对电 场和电载体运动方向 间的夹角影响脉冲形 状。
导出的特性参数
• 角分辨率(angular resolution), • 位置分辨率, • 考虑Doppler效应的有效能量分辨率E， E2= E2s+ E2n +E2D. • 优良指数 fom=P/T E-1. • 分辨本领(resolving power),在大的复杂的本底 中挑选出弱射线的能力． RP=exp[ln(N0/N)/(1-ln/lnR)], R=0.76(SE/E)P/T.
• 它的最大特点是将70个HPGe的外电极分割 为两半，颗粒数增加。
Gammasphere
Gammasphere
Euroball
欧洲球(Euroball)
• 在1997年法国、英国、德国、意大利、丹 麦和瑞典等联合建造。
Euroball
• 它由30个单开端同轴 HPGe、26个clover和 15个cluster探测器构 成。 共30+104+105=239. • 反康阵列的性能达到 极限，需要新概念。
高纯锗射线探测器 及其新技术
石宗仁
放射性计量测试部 中国原子能科学研究院
西安，2006,10 21
报告内容
• • • • • • • • • 引言 １．Ge探测器 ２．Ge反康普顿和对谱仪 ３．Ge反康普顿谱仪阵列 ４．clover和cluster ５．电极分割的Ｇe ６．射线踪迹阵列 ７．脉冲形状分析 总结