高靈敏、高分辨、寬范圍的便攜式輻射探測(cè)器研制.pdf

1、近年來,隨著核科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展,核輻射安全越來越受到人們的關(guān)注。便攜式輻射探測(cè)器因具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)有效、可定性定量分析等優(yōu)點(diǎn),成為保障個(gè)人與環(huán)境安全的重要儀器。但對(duì)于不同的核應(yīng)用領(lǐng)域,其對(duì)應(yīng)的放射源種類和強(qiáng)度也各不相同,這就要求輻射探測(cè)器具有寬的劑量率量程和寬的能量范圍,以及足以區(qū)分核素種類的能量分辨率。低劑量率的探測(cè)需要高靈敏度,采用傳統(tǒng)探測(cè)器和模擬電子學(xué)系統(tǒng)難以同時(shí)保證量程范圍,若要獲得脈沖的能量信息,量程將進(jìn)一步縮

2、小。此外,要獲得高的靈敏度,即需要大尺寸閃爍晶體,受限于PMT的體積和工作電壓,便攜性差,新型固態(tài)光電器件SiPM具有替換PMT的潛力,但其動(dòng)態(tài)范圍不足限制了可探測(cè)的能量范圍。
　　本文研究新型探測(cè)器技術(shù)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng),研制了一種高靈敏、高分辨、寬范圍的便攜式輻射探測(cè)器。在探測(cè)器設(shè)計(jì)上,采用SiPM作為光電器件提高便攜性,利用YSO/SiPM作為低能高率量程探測(cè)器,BGO/SiPM作為高能低量程探測(cè)器,實(shí)現(xiàn)了寬劑量率量程探測(cè)。通過

3、組合探測(cè)器技術(shù)解決了SiPM的動(dòng)態(tài)范圍不足的問題,實(shí)現(xiàn)了寬能量范圍的探測(cè),并分別實(shí)現(xiàn)在低能段和高能段獲得理想的能量分辨率。在數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)方面,評(píng)估了MVT全數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)獲取系統(tǒng)在能量分辨率,衰減時(shí)間常數(shù),堆疊恢復(fù)等方面的應(yīng)用。最后實(shí)現(xiàn)了寬能量范圍的探測(cè)器和高靈敏寬量程的劑量率儀樣機(jī)。
　　通過第三方校準(zhǔn),基于YSO/SiPM的高量程探測(cè)器的靈敏度為299cps/μSv/h,劑量率量程為5μSv/h-100μSv/h,實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示劑

4、量率上限接近1mSv/h?；贐GO/SiPM的高靈敏探測(cè)器靈敏度為662cps/μSv/h,劑量率量程為5μSv/h-100μSv/h,實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示劑量率下限可達(dá)0.01μSv/h。在寬能譜評(píng)估中,低能探測(cè)器在59.5keV處得到35％的能量分辨率,能量范圍可從59.5keV到中能,高能探測(cè)器在511Kev處得到24%的能量分辨率,可探測(cè)511keV以上的高能射線。結(jié)果表明本文提出的方法可以實(shí)現(xiàn)高靈敏、高分辨、寬范圍的便攜式輻射探