用蒙特卡罗方法计算高纯锗探测器的全能峰效率

本文采用蒙特卡罗方法及通用程序MCNP-4C模拟了γ射线的全能峰效率,并阐述了蒙特卡罗模拟的基本思想.结果表明,蒙特卡罗模拟得到的全能峰效率与实验测量得到的全能峰效率具有完全相同的特征.     

高纯锗探测器探测效率的MCNP模拟

利用同轴型高纯锗(HPGe)探测器测量152Eu和133Ba在15cm处的探测效率,调节探测器死层厚度和冷指尺寸,利用Monte Carlo方法对同轴型HPGe探测器的全能峰效率进行模拟计算,并将计算效率与实验效率进行比较.结果表明,当HPGe探测器的死层厚度为0.22cm,冷指半径和长度分别为0.301cm和1.00cm时,模拟效率与实验效率相符。     

低比度测量高纯锗能谱仪的一种效率刻度方法

介绍对本实验室用于低水平放射性比活量测试的高纯锗能谱仪作效率刻度的方法，即先用１５２Ｅｕ点源相对效率刻度，然后用一个体标准源把相对效率刻度曲线转换成绝对效率曲线。实验证明，只要点源与探测器有足够的距离则可避免符合相加修正。比对结果表明该方法是可行的。     

高纯锗探测器在粒子物理与天体物理中的应用

本文介绍了近年来高纯锗探测器技术的发展和新型高纯锗探测器在粒子物理、天体物理领域的应用,特别是高纯锗探测器在暗物质直接探测、双β衰变实验等极低本底的重要基础前沿研究方面的应用.中国已经建成了世界垂直岩石覆盖最深的地下实验室——中国锦屏地下实验室.中国科学家组成的CDEX研究团队拟利用吨量级的点接触电极高纯锗探测器阵列系统,在中国锦屏地下实验室开展暗物质直接实验研究,本文也介绍了这一实验计划.     

高纯锗探测器制作和运输中产生的宇生放射性核素

暗物质探测和寻找无中微子双β衰变(0υββ)等稀有事例实验是当前重要的基础前沿课题。高纯锗(HPGe)探测器具有极低本底,成为开展此类研究的重要设备。然而,探测器在制作和运输过程中会被宇宙射线活化,产生的长寿命宇生放射性核素对本底有长期贡献,会严重影响稀有事例实验的探测灵敏度。该文研究了一个新定制的高纯锗探测器在生产和运输中产生的宇生核素。该探测器在制作完成后立即运送到中国锦屏地下实验室(CJPL),而后在不同时间测量该探测器在屏蔽条件下的本底能谱。利用GEANT4 Monte Carlo程序模拟锗晶体内、外宇生核素的衰变能谱并计算了宇生核素的探测效率,最终通过能谱分析得到宇生核素的比活度,即锗晶体中⁵⁷Co： 0.016 mBq/kg,⁵⁸Co： 0.046 mBq/kg,⁵⁴Mn： 0.012 mBq/kg;结构铜中⁵⁷Co： 0.452 mBq/kg,⁵⁸Co： 1.245 mBq/kg,⁵⁴Mn： 0.382 mBq/kg,⁶⁰Co： 0.389 mBq/kg。该结果有助于深入理解本底能谱的构成,同时该文计算宇生核素比活度的思路可以为使用高纯锗探测器开展稀有事例探测的宇生本底评估提供参考。     

高纯锗探测器应用于稀有事例探测的研究进展

高纯锗探测器（HPGe）对于低本底稀有事例探测的发展具有重要的意义．本文介绍了HPGe的工作原理及其制备工艺,分析了对探测器起关键作用的钝化层和死层部分,并讨论了降低本底的关键技术．对于HPGe应用于包括暗物质探测和无中微子双贝塔衰变的稀有事例探测实验的进展,重点介绍了应用HPGe的CDEX、SuperCDMS、GERDA、MAJORANA等国际领先的稀有事例探测合作组相关实验技术和物理进展,进一步分析了HPGe用于下阶段国际稀有事例探测的发展方向．      

不确定度在农科大学物理实验中的应用

就农科大学物理实验中不确定度的评定方法进行了探讨,强调不确定度评定时应注意的问题,并结合具体的实验给出不确定度评定的方法。     

碘化钠探测器和高纯锗探测器γ能谱仪性能比较

用碘化钠(NaI)闪烁体探测器和高纯锗(HPGe)半导体探测器γ能谱仪测量了^137Cs-^152Eu标准放射源和铅室本底的γ射线能谱．分析研究NaI探测器与HPGe探测器的能量分辨率、探测效率等特性,通过能谱分析还给出了铅室本底中可能含有的放射性核素,并对HPGe探测器进行了部分能量范围内的效率刻度．     

不确定度在普通物理实验数据处理中的应用

在普通物理实验中引入不确定度表示是非常必要的．通过分析现行的实验教学特点，给出了简化的实验结果不确定度表示式，使之容易被学生所掌握，从而能够在普通物理实验教学得到普遍的应用。     

测量不确定度的概念和计算方法在物理实验中的应用

提出了较为先进和科学的用０．９５置信概率表述的不确定度评定方法作为实验测量结果的处理方法。给出了其概念内涵,构成要素及Ａ类、Ｂ类分量和合成不确定度的表示方法,阐明了意境次测量和多次测量的不同处理方法,推出了直接测量和间接测量数据的处理方法及传递公式。     

一种提高样品放射性活度测量准确度的新方法

在使用高纯锗γ谱仪测量样品的放射性活度时,探测器对γ射线的探测效率是影响测量准确度的一个重要因素.目前使用的两种得到探测效率的方法——标准样品法和蒙特卡洛法,因为各自的局限性,都存在一定的系统误差.结合两种方法,提出并建立了一种能够消除前两种方法系统误差,获得更准确的探测效率的新方法,即用蒙特卡洛方法计算待测样和标准样的探测效率的比值,再乘以实验测量得到的标准样的探测效率,得到待测样品的探测效率.所建方法的正确性通过蒙特卡洛软件计算的模拟实验得到了验证,并证明了新方法能够完全消除标准样品法的系统误差,并且在绝大多数情况下消除了蒙特卡洛法的系统误差.     

HPGe γ谱仪探测效率与符合相加修正因子Monte Carlo计算

提出一种适合于清华大学低本底γ能谱分析实验室实际情况的符合修正因子计算方法,利用Monte Carlo方法模拟计算得到的数据,与实验测量得到的数据相结合,求出探测效率和推导出了符合修正因子。采用本方法对该实验室HPGe谱仪的探测效率和符合相加修正因子进行了模拟计算,并且与实验测量数据进行了比较。结果显示,该方法与实验计算结果基本吻合,表明该方法是可行的,可为开展其他几何条件和不同基质、特征能量标准源的研究提供参考。     

圆面探测器对圆面源(非严格平行)的几何因子的蒙特卡罗计算

用基本Monte Carlo方法计算了圆面探测器对均匀非严格平行圆面源(两圆面中心轴线相交成α度)的几何因子,并且与圆面探测器对均匀同轴圆面源的几何因子进行了比较,探讨了两圆面中心轴线间夹角α对几何因子的影响;为了检验本文方法及所编程序的好坏,选取α=0时的数据与多边形近似法进行了比较。并根据讨论的结果,提出了对实验操作的要求。     

Monte Carlo方法用于就地γ辐射源项调查与剂量评估

基于Monte Carlo通用软件EGS4,开发了用于就地γ辐射源项调查与剂量评估目的的Monte Carlo应用程序Sterm-MC。该软件运行于Windows 98操作系统,具有图形化用户界面,主要由探测器特性数据库、源描述模块、几何描述模块、谱模拟分析、源项与剂量估算等模块组成。它可以对高纯锗(HPGe)、碲锌镉(CdZnTe)两种半导体探测器提供多种源、几何条件下的无源效率刻度;同时依据无源效率刻度数据,进行辐射源项反算与剂量估算。结合物理实验对Sterm-MC进行验证后,该软件已在中国某核电站检修期间的职业照射源项调查中得到了应用,所验证的探测器包括N型、P型两种同轴型高纯锗探测器和碲锌镉探测器。     

钢纤维混凝土路面的可靠度计算及敏感性分析

以现行的公路水泥混凝土路面设计规范为基础,利用MATLAB进行蒙特卡罗抽样,模拟计算了钢纤维混凝土路面的可靠度,提高了计算效率,并对影响路面可靠度各参数敏感性进行了分析,结果表明：当板厚和混凝土的弯拉强度的变异性较大时,可靠度对两者的变异性较为敏感;钢纤维特征参数的变异系数Cv(λf)对可靠度影响很小,在0．05～0．4范围变化引起路面可靠度变化只有0．5个百分点;当板厚达到20mm左右时,可靠度基本不再随板厚增加而增加。     

光子在LYSO晶体中传输的Monte Carlo模拟

为了获得PET探测器设计中闪烁晶体表面不同处理方式对探测效率的影响,使用DETECT2000对光子在LYSO(Lu1.9Y0.1SiO5∶Ce,硅酸镥)晶体中的光学输运特性进行了蒙特卡罗模拟.探测器由一个4 mm×4 mm×25 mm的LYSO晶体与一个PMT耦合组成.模拟结果显示:入射面为粗糙面(漫反射面),其余均为抛光面并在外层(入射面和与PMT耦合的面除外)包有反射介质。反射介质的反射率越高,则探测效率越高,并且其探测效率是晶体所有表面作抛光处理方式的1.6倍.在探测器设计过程中,需要选取反射率大于0.98的反射介质作为反射层.     

高温气冷堆在线燃耗测量系统的设计考虑--燃料球的冷却时间对燃耗测量的影响

利用堆芯总量程序包KORIGEN和蒙特卡罗程序MCNP4A软件分别模拟计算燃料球的燃耗和高纯锗(HPGe)探测器的响应,研究球床式高温气冷堆的燃料球在不同燃耗和不同冷却时间等测量条件下的燃耗测量不确定性问题。通过HPGeγ谱仪对燃烧过的燃料元件进行模拟!谱结果分析,如果用裂变核素137Cs作为燃耗测量的标示核素,要使燃耗测量系统的计数统计不确定度达到5%水平,燃料球的冷却时间不能低于6d,且燃耗测量时间至少需要15s。     

薄靶闪烁探测器荧光接收效率的Monte Carlo模拟

该文给出了一种闪烁探测器荧光接收效率的Monte Carlo模拟方法,模拟了光子在闪烁体中的输运及在闪烁体表面的反射和透射现象,考虑到光在闪烁体表面的漫反射和漫透射,采用Phong反射模型和Hall透射模型,计算了探测器的光阴极在不同方位时对光的接收效率。理论模拟结果表明,荧光的接收效率与闪烁体的表面粗糙度有关,在120°方向附近荧光的接收效率最大,与实验结果符合得较好。     

用Monte Carlo方法模拟HPGe单能光子能量响应函数

为了弥补用于HPGe探测器低能相对探测效率刻度、单能光子在HPGe探测系统上的能量全响应函数拟合实验数据不足的缺点,采用Monte Carlo方法模拟了一系列单能光子在该探测器上能量响应曲线。比较分析这些能量响应曲线,研究该探测器能量响应曲线随入射能量变化特征,并获得了能量响应曲线特征数据,为探测器低能区域相对探测效率刻度、单能光子在HPGe探测系统上的能量响应函数拟合,提供了可靠的研究数据。