高纯锗探测器无源效率刻度的方法技术

本发明专利技术涉及一种高纯锗探测器无源效率刻度的方法。该方法可以自动、快速、准确地确定高纯锗晶体及其灵敏区尺寸，然后利用蒙特卡罗方法直接进行模拟计算，从而快速实现高纯锗探测器无源效率刻度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及辐射测量
，具体涉及一种。
技术介绍
高纯锗(HPGe)探测器是辐射测量中应用最为广泛的探测器之一。在辐射测量中通常需要对所用探测器进行效率刻度。目前利用蒙特卡罗方法对高纯锗探测器进行无源效率刻度，一般都是在准确获得晶体尺寸数据后直接进行模拟计算。例如国外有人利用X光照片测量晶体尺寸，但利用X光照片对X光机要求较高且仅能获得HPGe晶体外观尺寸，对于最为关键的晶体灵敏区尺寸则较难确定。通常的一种做法是结合实验结果对晶体灵敏区尺寸进行手工调整以得到较为满意的计算准确度，但手工调整过程人为因素影响较大，且花费时间也较长。从实际经验来看，手工调整方法一般需要两周时间才能达到要求的计算误差。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种快速实现。本专利技术是这样实现的在准确获得高纯锗晶体及其灵敏区尺寸后，利用蒙特卡罗方法直接进行模拟计算，从而实现高纯锗探测器无源效率刻度，其采用如下步骤准确获得高纯锗晶体及其灵敏区尺寸，设定高纯锗晶体尺寸参数中晶体死区厚度为T、晶体半径为R、晶体长度为L，设定放射源与探测器轴向距离为z、径向距离为ρ(1)将放射源置于在某测量位置(z，ρ)，测量获得三个或三个以上不同Ei能量γ射线全能峰探测效率测量值ηmea(Ei)，i从1开始为整数；(2)依据高纯锗探测器产品说明书给出的晶体原始尺寸T0、R0、L0，进行蒙特卡罗模拟计算，获得步骤(1)中相应的不同Ei能量γ射线全能峰探测效率计算值ηcal(Ei)；(3)若不同Ei能量γ射线效率计算值ηcal(Ei)与相应的Ei能量γ射线效率测量值ηmea(Ei)之间的相对误差没有达到要求，则以当前晶体死区厚度Tn为初始值，逐次改变晶体死区厚度T＝Tn+N*Δt，其中n从0开始为整数、Δt为步长、N为整数、此时Rn和Ln保持不变，针对不同Ei能量分别进行蒙特卡罗计算得到一系列与晶体死区厚度T相对应的不同Ei能量γ射线效率计算值；采用直线拟合方法，获得当前晶体尺寸Tn、Rn、Ln下，晶体死区厚度T对不同Ei能量γ射线效率计算值的影响公式δηcal(Ei)＝ft，Ei(T)；同理获得晶体半径R对不同Ei能量γ射线效率计算值的影响公式δηcal(Ei)＝fr，Ei(R)，晶体长度L对不同Ei能量γ射线效率计算值的影响公式δηcal(Ei)＝fl，Ei(L)；由此，得出在当前晶体尺寸Tn、Rn、Ln下，晶体死区厚度T、晶体半径R、晶体长度L对不同Ei能量γ射线效率计算值的总影响公式δηcal(Ei)＝ft，Ei(T)+fr，Ei(R)+fl，Ei(L)；(4)对不同Ei能量设定δηcal(Ei)为当前Ei能量γ射线效率计算值与相应的Ei能量γ射线效率测量值ηmea(Ei)之间相对误差的负数，将上述步骤(3)所得不同Ei能量γ射线效率计算值的总影响公式δηcal(Ei)＝ft，Ei(T)+fr，Ei(R)+fl，Ei(L)组合起来构建成线性方程组，即可求解得到第n+1次晶体尺寸Tn+1、Rn+1、Ln+1；(5)以新的晶体尺寸Tn+1，Rn+1，Ln+1进行蒙特卡罗效率计算，得到新的不同Ei能量γ射线效率计算值，若新的不同Ei能量γ射线效率计算值与其相应的Ei能量γ射线效率测量值的误差还没有达到要求，则重复步骤(3)至步骤(5)，直至新的不同Ei能量γ射线效率计算值与其相应的Ei能量γ射线效率测量值的误差在允许范围内，此时结束计算，从而得到晶体死区厚度值T、晶体半径值R、晶体长度L的适合值。本专利技术的效果在于利用蒙特卡罗方法对高纯锗探测器进行无源效率刻度，一般都是在准确获得高纯锗晶体及其灵敏区尺寸数据后直接进行模拟计算，本专利技术可以自动、快速、准确地确定高纯锗晶体及其灵敏区尺寸，从而对高纯锗探测器实现快速蒙特卡罗无源效率刻度。附图说明图1为晶体尺寸(T，R，L)调整算法流程图；图2为放射源位置布置示意中1.探测器；2.放射源。具体实施例方式本专利技术是在准确获得高纯锗晶体及其灵敏区尺寸后，利用蒙特卡罗方法直接进行模拟计算，从而实现高纯锗探测器无源效率刻度。影响计算结果准确度的关键因素是高纯锗晶体及其灵敏区尺寸，而其中最为重要的是如下三个参数晶体死区厚度T，晶体半径R，晶体长度L。图1为晶体尺寸(T，R，L)调整算法流程图，图2为放射源位置布置示意图，设定放射源与探测器轴向距离为z、径向距离为ρ。下面以Ortec公司P型高纯锗探测器(型号GEM30P4)的无源效率刻度为例，通过本专利技术准确获得高纯锗晶体及其灵敏区尺寸后，利用蒙特卡罗方法直接进行模拟计算，从而实现高纯锗探测器无源效率刻度。采用如下步骤(1)将放射源置于在某测量位置(zo＝65cm，ρo＝0cm)，即在探头中心线上65cm处，测量获得四个不同Ei能量(分别是E1＝1.332MeV，E2＝0.662MeV，E3＝0.344MeV，E4＝0.122MeV)γ射线全能峰探测效率测量值ηmea(Ei)，分别是ηmea(E1)、ηmea(E2)、ηmea(E3)、ηmea(E4)。(2)依据高纯锗探测器产品说明书给出的晶体原始尺寸(探测器厂商提供的原始尺寸T0＝0.7mm，R0＝34.4mm，L0＝39.5mm)进行蒙特卡罗模拟计算，获得上述不同能量Ei(分别是E1＝1.332MeV，E2＝0.662MeV，E3＝0.344MeV，E4＝0.122MeV)γ射线全能峰探测效率计算值ηcal(Ei)，分别是ηcal(E1)、ηcal(E2)、ηcal(E3)、ηcal(E4)。(3)因为不同Ei能量γ射线效率计算值ηcal(Ei)与相应的Ei能量γ射线效率测量值ηmea(Ei)之间的相对误差没有达到要求，则以当前晶体死区厚度T0为初始值，逐次改变晶体死区厚度T＝T0+N*Δt(其中Δt为步长、N为整数、此时R0和L0保持不变)，针对不同Ei能量分别进行蒙特卡罗计算，得到一系列与晶体死区厚度T相对应的不同Ei能量γ射线效率计算值ηcal(Ei，T)，采用直线拟合方法分析得到当前晶体尺寸(T0，R0，L0)下，T对不同Ei能量γ射线效率计算值的影响公式δηcal(Ei)＝ft，Ei(T)；同理获得R对不同Ei能量γ射线效率计算值的影响公式δηcal＝fr，Ei(R)；L对不同Ei能量γ射线效率计算值的影响公式δηcal＝fl，Ei(L)。由此，得出当前晶体尺寸(T0，R0，L0)下，晶体死区厚度T、半径R、长度L对不同Ei能量γ射线效率计算值的总影响公式δηcal(Ei)＝ft，Ei(T)+fr，Ei(R)+fl，Ei(L)。下面以E1＝1.332MeV能量为例，T对E1能量γ射线效率计算值的影响公式为ft，1.332＝-13.83T+9.78；R对E1能量γ射线效率计算值的影响公式为fr，1.332＝7.828R-269.85；L对E1能量γ射线效率计算值的影响公式为fl，1.332＝2.8053L-111.04，由此获得E1能量γ射线效率计算值的总影响公式δηcal(1.332)＝-13.83T+7.828R+2.8053L-371.11(尺寸单位mm)。计算所得晶体死区厚度T、半径R、长度L对不同Ei能量(分别是E1＝1.332MeV，E2＝0.662MeV，E3＝0.344MeV，E4＝0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯锗探测器无源效率刻度的方法，在准确获得高纯锗晶体及其灵敏区尺寸后，利用蒙特卡罗方法直接进行模拟计算，从而实现高纯锗探测器无源效率刻度，其特征在于，采用如下步骤准确获得高纯锗晶体及其灵敏区尺寸，设定高纯锗晶体尺寸参数中晶体死区厚度为Ｔ、晶体半径为Ｒ、晶体长度为Ｌ，设定放射源与探测器轴向距离为ｚ、径向距离为ρ：（１）将放射源置于在某测量位置（ｚ，ρ），测量获得三个或三个以上不同Ｅ↓［ｉ］能量γ射线全能峰探测效率测量值η↓［ｍｅａ］（Ｅ↓［ｉ］），ｉ从１开始为整数； （２）依据高纯锗探测器产品说明书给出的晶体原始尺寸Ｔ↓［０］、Ｒ↓［０］、Ｌ↓［０］，进行蒙特卡罗模拟计算，获得步骤（１）中相应的不同Ｅ↓［ｉ］能量γ射线全能峰探测效率计算值η↓［ｃａｌ］（Ｅ↓［ｉ］）；（３）若不同Ｅ↓［ｉ ］能量γ射线效率计算值η↓［ｃａｌ］（Ｅ↓［ｉ］）与相应的Ｅ↓［ｉ］能量γ射线效率测量值η↓［ｍｅａ］（Ｅ↓［ｉ］）之间的相对误差没有达到要求，则以当前晶体死区厚度Ｔ↓［ｎ］为初始值，逐次改变晶体死区厚度Ｔ＝Ｔ↓［ｎ］＋Ｎ＊△ｔ，其中ｎ从０开始为整数、△ｔ为步长、Ｎ为整数、此时Ｒ↓［ｎ］和Ｌ↓［ｎ］保持不变，针对不同Ｅ↓［ｉ］能量分别进行蒙特卡罗计算得到一系列与晶体死区厚度Ｔ相对应的不同Ｅ↓［ｉ］能量γ射线效率计算值；采用直线拟合方法，获得当前晶体尺寸Ｔ↓［ｎ］、Ｒ↓［ｎ］、Ｌ↓［ｎ］下，晶体死区厚度Ｔ对不同Ｅ↓［ｉ］能量γ射线效率计算值的影响公式δη↓［ｃａｌ］（Ｅ↓［ｉ］）＝ｆ↓［ｔ，Ｅｉ］（Ｔ）；同理获得晶体半径Ｒ对不同Ｅ↓［ｉ］能量γ射线效率计算值的影响公式δη↓［ｃａｌ］（Ｅ↓［ｉ］）＝ｆ↓［ｒ，Ｅｉ］（Ｒ），晶体长度Ｌ对不同Ｅ↓［ｉ］能量γ射线效率计算值的影响公式δη↓［ｃａｌ］（Ｅ↓［ｉ］）＝ｆ↓［ｌ，Ｅｉ］（Ｌ）；由此，得出在当前晶体尺寸Ｔ↓［ｎ］、Ｒ↓［ｎ］、Ｌ↓［ｎ］下，晶体死区厚度Ｔ、晶体半径Ｒ、晶体长度Ｌ对不同Ｅ↓［ｉ］能量γ射线效率计算值的总影响公式δη↓［ｃａｌ］（Ｅ↓［ｉ］）＝ｆ↓［ｔ，Ｅｉ］（Ｔ）＋ｆ↓［ｒ，Ｅｉ］（Ｒ）＋ｆ↓［ｌ，Ｅｉ］（Ｌ）；（４）对不同Ｅ↓［ｉ］能量设定δη↓［ｃａｌ］（Ｅ↓［ｉ］）为当前Ｅ↓［ｉ］能量γ射线效率计算值与 相应的Ｅ↓［ｉ］能量γ射线效率测量值η↓［ｍｅａ］（Ｅ↓［ｉ］）之间相对误差的负数，将上述步骤（３）所得不同Ｅ↓［ｉ］能量γ射...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马吉增，刘立业，潘红娟，候海权，张斌全，张勇，杨绍文，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]