專利名稱：輻射探測器無源效率刻度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輻射測量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高純鍺、碲化鋅鎘等輻射測量探測器的效率刻度方法。
背景技術(shù)：
在輻射測量中通常需要對所用探測器進(jìn)行效率刻度，效率刻度一般可分為實(shí)驗(yàn)刻度和無源效率刻度兩種方法。實(shí)驗(yàn)室刻度費(fèi)用大、時間長、適用范圍??；無源效率刻度方法因具有速度快、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)近年來得到了廣泛重視。關(guān)于探測器的無源效率刻度問題，國內(nèi)外研究較多，如效率經(jīng)驗(yàn)公式、蒙特卡羅模擬計(jì)算等。目前利用蒙特卡羅方法對高純鍺、碲化鋅鎘等半導(dǎo)體探測器進(jìn)行效率計(jì)算，一般都是在準(zhǔn)確獲得晶體尺寸數(shù)據(jù)后直接進(jìn)行模擬計(jì)算，直接模擬計(jì)算的關(guān)鍵是準(zhǔn)確獲得晶體及其靈敏區(qū)尺寸，但靈敏區(qū)尺寸一般難于確定，且花費(fèi)時間也比較長；它比較適合于特定探測器的效率計(jì)算，若更換探測器，則又需要對新探測器花費(fèi)大量時間來確定其晶體精確尺寸。故直接計(jì)算方法適用性差、花費(fèi)時間長。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，直接計(jì)算方法一般需要兩周至四周的時間才能最終確定合理的晶體尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)輻射探測器無源效率刻度的蒙特卡羅效率傳遞因子方法。
該方法包括如下步驟(1)在測量位置(xo，yo，zo)處，對能量為E的γ射線進(jìn)行一次常規(guī)實(shí)驗(yàn)測量，得到實(shí)驗(yàn)效率值εMea.(E，xo，yo，zo)；
(2)將上述實(shí)驗(yàn)效率值εMea.(E，xo，yo，zo)與蒙特卡羅直接計(jì)算效率值εMC.(E，xo，yo，zo)進(jìn)行對比，獲得該E能量γ射線的效率傳遞因子κE，κE=ϵMea.(E,xo,yo,zo)ϵMC(E,xo,yo,zo);]]>(3)對于該E能量γ射線其他位置(x，y，z)的探測效率，在蒙特卡羅直接計(jì)算效率εMC(E，x，y，z)的基礎(chǔ)上疊加效率傳遞因子κE，即ε(E，x，y，z)＝κE·εMC(E，x，y，z)，便可準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)該能量的無源效率刻度。
本發(fā)明所提供的方法不需要準(zhǔn)確獲得晶體尺寸及靈敏區(qū)尺寸，而僅需依據(jù)探測器說明書上粗略給出的晶體尺寸，在蒙特卡羅直接計(jì)算基礎(chǔ)上結(jié)合效率傳遞因子，可快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)探測器的無源效率刻度。它具有方法簡便、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，僅需幾個小時即可完成探測器的無源效率刻度問題，尤其適合于批量探測器的無源效率刻度。


圖1為放射源實(shí)驗(yàn)位置布置示意圖。
具體實(shí)施例方式
對于特定能量(E)γ射線的效率刻度，僅需在某測量位置處(xo，yo，zo)進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)測量，將實(shí)驗(yàn)效率值εMea.(E，xo，yo，zo)與蒙特卡羅直接計(jì)算效率值εMC.(E，xo，yo，zo)進(jìn)行對比，獲得該能量(E)γ射線的效率傳遞因子κEκE=ϵMea.(E,xo,yo,zo)ϵMC(E,xo,yo,zo)---(1)]]>對于該E能量γ射線其他位置(x，y，z)的探測效率，則不需再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，而是在直接計(jì)算效率εMC(E，x，y，z)的基礎(chǔ)上疊加效率傳遞因子κE，即ε(E，x，y，z)＝κE·εMC(E，x，y，z)(2)
對于其他能量(如E2)射線的效率刻度，與上述過程類似；也僅需對特定位置進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)測量，獲得該能量E2的效率傳遞因子κE2，即可快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)該能量的無源效率刻度。
下面分別以高純鍺(HPGe)、碲化鋅鎘(CZT)探測器的無源效率刻度為例，對蒙特卡羅效率傳遞因子方法進(jìn)行驗(yàn)證。證實(shí)蒙特卡羅效率傳遞因子方法可快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)高純鍺、碲化鋅鎘等輻射測量半導(dǎo)體探測器的無源效率刻度。
1.高純鍺探測器無源效率刻度以344keV、662keV、1332keV能量γ射線為例，對蒙特卡羅效率傳遞因子方法在HPGe探測器無源效率刻度的應(yīng)用進(jìn)行了驗(yàn)證；圖1為放射源實(shí)驗(yàn)位置布置圖，d為放射源到探測器的軸向距離，R放射源到探測器的徑向距離；HPGE探測器為Ortec公司GEM30P4產(chǎn)品，產(chǎn)品說明書給出HPGE晶體數(shù)據(jù)為晶體死區(qū)厚度0.7mm，晶體直徑68.8mm，晶體長度39.5mm。
對于1332keV能量γ射線，在d＝25.0cm，R＝0.0cm位置進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)測量，獲得該位置實(shí)驗(yàn)效率為3.93E-04，蒙特卡羅直接計(jì)算效率為4.78E-04，該能量效率傳遞因子κ1332＝0.822。對于其他位置的探測效率則可通過將效率傳遞因子κ1332疊加在效率直接計(jì)算的結(jié)果上而獲得。表1為引入效率傳遞因子前后計(jì)算效率與實(shí)驗(yàn)效率的對比。
對于662keV能量獲得效率傳遞因子κ662＝0.834。表2為其他位置效率計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的對比。同樣，對于344keV能量獲得效率傳遞因子κ344＝0.860。表3為其他位置效率計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的對比。
從表1、表2、表3中可以看出引入效率傳遞因子后，探測效率計(jì)算值更接近實(shí)驗(yàn)值。
表1引入效率傳遞因子κ前后1332keV能量計(jì)算效率與實(shí)驗(yàn)效率的對比

表2引入效率傳遞因子κ前后662keV能量計(jì)算效率與實(shí)驗(yàn)效率的對比

表3引入效率傳遞因子κ前后344keV能量計(jì)算效率與實(shí)驗(yàn)效率的對比

2.碲化鋅鎘探測器無源效率刻度以59.5keV、662keV、1332keV能量γ射線為例，對效率傳遞因子方法在CZT探測器無源效率刻度的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。CZT探測器為RITEC公司CZT500(S)產(chǎn)品，產(chǎn)品說明書給出CZT晶體尺寸為10×10×5mm3。
對于59.5keV能量γ射線，在d＝10.0cm，R＝0.0cm位置進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)測量，獲得該位置實(shí)驗(yàn)效率為6.08E-04，蒙特卡羅直接計(jì)算效率為6.32E-04，該能量效率傳遞因子κ59.5＝0.963。對于其他位置的探測效率則可通過將效率傳遞因子κ59.5疊加在效率直接計(jì)算結(jié)果上而獲得。表4為引入效率傳遞因子前后計(jì)算效率與實(shí)驗(yàn)效率的對比。
同樣，對于662keV能量獲得效率傳遞因子κ662＝0.918。表5為其他位置效率計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的對比。從表4、表5中可以看出引入效率傳遞因子后，探測效率計(jì)算值更接近實(shí)驗(yàn)值。
值得說明的是，探測器在裸露條件下獲得的效率傳遞因子，對于探測器加上準(zhǔn)直器后等屏蔽條件發(fā)生的情況還同樣適用。
以1332keV能量γ射線為例，探測器裸露條件下在d＝11.0cm，R＝0.0cm位置獲得該能量效率傳遞因子κ1332＝0.847；如表6所示，對于探測器加上準(zhǔn)直器后的無源效率刻度，效率傳遞因子κ1332＝0.847依然適用。
表4引入效率傳遞因子κ前后59.5keV能量計(jì)算效率與實(shí)驗(yàn)效率的對比

表5引入效率傳遞因子κ前后662keV能量計(jì)算效率與實(shí)驗(yàn)效率的對比

表6引入效率傳遞因子κ前后1332keV能量計(jì)算效率與實(shí)驗(yàn)效率的對比

權(quán)利要求
1.一種輻射探測器無源效率刻度的方法，包括如下步驟(1)在測量位置(xo，yo，zo)處，對能量為E的γ射線進(jìn)行一次常規(guī)實(shí)驗(yàn)測量，得到實(shí)驗(yàn)效率值εMea.(E，xo，yo，zo)；(2)將上述實(shí)驗(yàn)效率值εMea.(E，xo，yo，zo)與蒙特卡羅直接計(jì)算效率值εMC(E，xo，yo，zo)進(jìn)行對比，獲得該E能量γ射線的效率傳遞因子κE，κE=ϵMea.(E,xo,yo,zo)ϵMC(E,xo,yo,zo);]]>(3)對于該E能量γ射線其他位置(x，y，z)的探測效率，在蒙特卡羅直接計(jì)算效率εMC(E，x，y，z)的基礎(chǔ)上疊加效率傳遞因子κE，即ε(E，x，y，z)＝κE·εMC(E，x，y，z)，便可準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)該能量的無源效率刻度。
全文摘要
本發(fā)明屬于輻射測量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高純鍺、碲化鋅鎘等輻射測量探測器的效率刻度方法。該方法不需要準(zhǔn)確獲得晶體尺寸及靈敏區(qū)尺寸，而僅需依據(jù)探測器說明書上粗略給出的晶體尺寸，在蒙特卡羅直接計(jì)算基礎(chǔ)上結(jié)合效率傳遞因子，可快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)探測器的無源效率刻度。
文檔編號G01T1/00GK1948996SQ20051011253
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者劉立業(yè), 馬吉增, 張斌全, 潘紅娟, 金月如, 張勇, 任澤仲 申請人:中國輻射防護(hù)研究院