放射性核素识别的实验研究(3)
时间:2019-02-19 20:32 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
探测器类型不同，性能特点也不同。探测器中应用最早也是最广的NaI 探测器使用方便，价格便宜，性价比高但能量分辨率较差，占探测器市场的主体地位。 NaI平均原子序数很高，体积也可以做得很大，所以探测效率也很高。另外，NaI晶体极易潮解，抗机械振动与热冲击的性能较差。在目前常用的几种谱仪探测器中，HPGe探测器的能量分辨率是最好的。HPGe平均原子序数高，物质密度大，同样可以制成较大体积，探测效率也比较高。可以说它是现在唯一一 种同时具备高探测效率和高能量分辨率的谱仪探测器。但是它的应用范围受低温 90～100K 的使用要求限制，需要用液氮或者电制冷来制造低温条件才能工作。因此对放射性核素识别工作来说，HPGe探测器是实验室最佳的选择。近年来兴起的半导体CdZnTe探测器，它的能量分辨率处于NaI 和HPGe之间，同时又具有常温使用、湿度要求低、本征探测效率高、小型化潜力大等特点，因此有广泛应用于多项领域的潜质。CdZnTe属于化合物半导体，它是从CdTe上发展起来的，拥有禁带宽度大，高电阻率，极化现象小等优点。它的出现倍受关注，因为解决了高性能手持式核素分析应用的难题。与NaI和HPGe不同的是，CdZnTe探测器的探测效率很低，这限制了其在实际中的应用。21世纪又出现了一种新型闪烁体探测器——LaBr3（Ce）探测器。LaBr3（Ce）晶体光输出较大、能量分辨率高，与CdZnTe探测器相近。现在的技术已经可以把这种晶体做成几个英寸，并且在同重的情况下，NaI的测量时间比它约慢2～3倍。但LaBr3（Ce）晶体有两个明显的缺点：一是晶体中存在放射性核素La和Ac，这两种核素的存在使得它在1468 keV干扰峰对40K的识别比NaI要差；二是低能段（＜100 keV）能量分辨性能与NaI晶体并没有差别。同时LaBr3（Ce）晶体的价格比NaI晶体要高很多，但未来存在下降的趋势，应用的前景可期。 本次课题中，使用NaI探测器、CdZnTe探测器和LaBr3(Ce)探测器进行对比研究。 近半个多世纪，国外放射性监测技术一直在军事、社会需求牵引下，在基础理论与应用技术进步的推动下不断的发展，趋势是一机多能、高可靠、宽量程和平台综合集成，并向核化生一体化与信息化方向发展[12]。 （1）主要向高灵敏度、高分辨率方向发展。国外宽量程γ辐射监测技术已发展的很成熟，并已装备部队。如芬兰研制出高灵敏电荷直接贮存型核辐射监测器，它探测的γ射线的输出信号比一般半导体探测器的高1000倍。美军研制出了宽量程、高准确度、小型化和高可靠、平战结合，可从测量环境本地γ辐射到核事故、核爆炸水平的探测器。 （2）将多重传感器结合在一起，能够在一个探测器装置内并入多重现有技术，从而拓宽量程，增加功能，性能稳定可靠。如将传统的GM技术与其它技术结合[14]，如加拿大SAIC开发公司生产的GR135型辐射探测器就是一种GM技术结合了其它多探测器技术的辐射探测装置。美国Canberra公司的Inspector1000多功能数字化γ谱仪，是将NaI(TL)或LaBr3(Ce)闪烁探测器与GM管相结合的仪器，既实现了现场剂量与剂量率测量，又能快速判别核素种类，实现定量测量分析。 （3）核电子技术有了新的发展，探测器技术显著的进步之一就是信号处理和显示技术。 a.电子科学的进步以及能够在一个探测装置内并入多种现有技术。 b.能够精确控制探测器器件的高压，减少死时间的影响，使得先进的算法得以实现。拓宽了探测器的测量范围，延长了探测器件的使用寿命。 c.探测器智能化，高压电源、前置放大器、放大器、信号甄别器和信号处理器、与主机的通讯。接口关系以及与控制这些部件相关的功能包括关键参数的控制和存储、设置、刻度和警报设置等都集成于智能化探测器中。电缆对测量结果没有任何影响，开机状态，探测器与主机之间可随意插接或断开。并通过把探测器联接到运行的只能探头软件的计算机，可以直接用探测器 执行刻度。 (责任编辑：qin) |