复合金属发射极真空康普顿探测器结构设计

采用Ta—Al复合金属电子转换靶设计了一种厚窗真空型康普顿探测器，其对1.25 MeV γ射线的探测效率达到7.85×10-3 e/γ，比Fe发射极探测器的探测效率高出约2.5倍。探测器具有良好的封装加工和静态真空保持特性，可用于强流脉冲γ射线测量场合。     

闪烁薄膜中子探测器灵敏度Monte Carlo计算

闪烁薄膜探测器的灵敏度和中子/γ分辨能力与闪烁晶体厚度密切相关,合理选择闪烁晶体厚度是探测器设计的关键。该文应用Monte Carlo方法模拟了中子和γ射线与闪烁晶体的相互作用过程,计算研究了晶体厚度对探测器灵敏度及中子/γ分辨能力的影响,给出了0.1~16.0MeV中子和γ射线照射下探测器的相对灵敏度,并结合部分能点的实验室标定数据,得到了探测器灵敏度能量响应曲线和中子/γ分辨率。理论计算的灵敏度能量响应曲线与实验标定趋势基本一致。     

用于提高康普顿相机探测效率的新型环状吸收体几何设计

康普顿相机成像技术在许多领域都有重要应用.通过Geant4蒙特卡罗模拟和实验，本文提出了一种新型高灵敏度环状吸收体结构康普顿相机，并对比了该结构康普顿相机与传统双层面结构康普顿相机的探测效率和角度分辨率.模拟中，双层面结构康普顿相机散射体和吸收体均包含8×8的Ce:Gd₃(Al,Ga)₅O₁₂ (GAGG)闪烁体探测器.散射体探测器单元尺寸为10 mm×10 mm×5 mm，吸收体探测单元尺寸为10 mm×10 mm×10 mm.新型环状吸收体结构康普顿相机散射体与双层面结构康普顿相机散射体相同，吸收体探测器单元分布在一个内半径51.5 mm、外半径约73.9 mm的环状结构上，总探测单元数与双层面结构康普顿相机吸收体探测器数相同，每个探测器单元尺寸为10 mm×10 mm×10 mm.模拟和实验结果显示，在角度分辨率相当甚至更优的情况下，新型环状吸收体结构康普顿相机的探测效率显著优于双层面结构康普顿相机，当散射体和吸收体距离>114 mm时，探测效率提高幅度超过1倍.     

飞秒康普顿光源驱动的超短、高能正电子束

利用飞秒康普顿伽玛光与高Z靶相互作用,产生超短脉冲的高能正电子束.模拟研究表明,10 fs、4.2 × 108/s、最高能量为23 MeV的康普顿伽玛束和厘米级的铅靶相互作用(对产生)时,可以获得通量为4.2×107/s、峰值能量约为7 MeV的超短脉冲(≤100 fs)正电子束.此短脉冲、高能正电子束在精确探测或诊断材料内部的微观结构、电子动量分布及缺陷状态,以及研究材料和生物体结构的超快动力学等领域有重要的应用前景.     

稀有事件搜索

简单介绍了远离核奇异性质研究的科学意义,报道了稀有事件的搜索方法,以高生成额、高分离效率和高探测效率的方法搜索稀有事件。通过放射化学分离方法从天然Th中提取出镭元素,准备薄的228Raβ→-228Ac源。由60MeV/u18O离子照射天然Th靶引起的232Th-2p反应产生230Ra,通过放射化学分离方法从被照射的靶中提取出镭元素并制成薄源,经230Raβ→-230Ac得到230Ac。利用35MeV的质子束轰击ThO2粉末靶,通过232Th(p,3n)反应产生230Pa核,经用放射化学分离方法分离出Pa,并制成230Paβ→-230U测量源。用固体径迹探测器和PHGe"射线探测器记录和测量来自源中的裂变碎片(重离子)和"谱,观测到它们的!延发裂变或重离子事件,得到228Ac和230Ac的!延发裂变概率分别为(5±2)×10-12和(1.19±0.85)×10-8,230U发射22Ne相当于α衰变的分支比B=$Ne/$#为(1.3±0.8)×10-14。     

NaI(Tl)探测γ能谱的MCNP模拟

利用光子和电子联合输运MCNP程序的电子脉冲计数类型的能峰展宽模拟计算NaI(Tl)探测器的γ能谱, 与实验结果符合较好. 利用能峰展宽参数计算不同能量γ射线的峰总比, 结果与实验值相符, 验证该计算方法可用于NaI(Tl)探测γ能谱的模拟. 对不同能区γ射线的能谱进行模拟, 并分析了能谱的形成过程.      

便携式α-β-γ谱仪设计

现有便携式谱仪无法同时对α-β-γ射线进行测量,使得相关人员对α-β-γ混合场景的评估与处理存在不便,因此研制了一套便携式α-β-γ谱仪以解决上述问题. 谱仪采用PIPS探测器和LaBr3(Ce)探测器分别对α-β粒子和γ射线进行测量,获取高分辨的能谱. 经测试,谱仪的α能量分辨率小于140 keV (5.486 MeV,0.1 atm),α表面发射率响应67.34% (241Am),β表面发射率响应19.13% (90Sr-90Y),γ能量分辨率小于3.4% (662 keV). 因此谱仪可同时测量α-β-γ射线并获取高分辨的能谱,有助于相关人员对测量现场做出快速准确的评估与处理.     

BaF2闪烁体探测器数字化信号中Ra本底的扣除研究

基于数据采集卡采用全脉冲获取方法对BaF2闪烁体探测器探测α粒子及γ射线的核脉冲波形进行了研究,通过计算全波形的面积提取了核脉冲信号的能量信息,构建了能谱.应用脉冲形状甄别方法对α粒子和γ射线进行了鉴别研究,根据脉冲信号的快/慢成分比的差别清楚地将α粒子从γ射线中鉴别开来.剔除了BaF2闪烁体探测器中固有226Ra及其子体222Rn、218Po、214Po本底的干扰.     

基于Geant4模拟的康普顿散射研究

在暗物质直接探测实验当中,高能gamma射线是重要的本底来源之一.高能光子由于康普顿散射的原因会在高纯锗探测器中会产生低能本底. CDMSlite实验中发现低能区域的康普顿能谱存在康普顿台阶,脉冲近似(Impulse Approximation, IA)理论解释了台阶出现的原因是原子中电子处于束缚状态,它使用散射函数来描述电子的束缚效应.为了探究这些台阶与散射函数以及入射能量之间的关系,我们使用Geant4程序对康普顿散射中的康普顿台阶进行了研究.研究发现随着初始光子能量增高,K壳层与L壳层的康普顿台阶会变得越来越平缓,直至斜率趋近于零.     

面向辐射环境监测的反康普顿γ能谱仪蒙特卡罗模拟研究

使用蒙特卡罗软件Geant4设计模拟了一套用于核事故等辐射环境监测的反康普顿γ能谱仪.主探测器采用HPGe探测器,选择新型闪烁体晶体LaBr3(Ce)作为次级探测器.利用Geant4对探测器系统进行模拟优化,确定最佳的探测器尺寸和结构.模拟的γ射线能量范围从500到1500keV.结果表明,增加主体LaBr3(Ce)晶体厚度能显著提升康普顿抑制系数,当主体LaBr3(Ce)晶体厚度达到60mm时,提升效果明显减弱;在HPGe探测器的后方添加LaBr3(Ce)晶体也能一定程度提升抑制效果,而在HPGe探测器的前方增加LaBr3(Ce)晶体厚度对康普顿抑制系数的提升非常有限.在最优化条件下模拟测量了放射性核素I-131,Cs-134,Cs-137和K-40,对发射单能γ射线的Cs-137和K-40康普顿抑制效果很好,对存在级联衰变的I-131和Cs-134抑制效果相对较弱.