低强度脉冲射线测量中的统计起伏分析new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第3期核技术Vlo1．27．NO．32004年3月NUCLEARTECHNIQUESMarch2004低强度脉冲射线测量中的统计起伏分析宋朝晖张定康王奎禄胡华四1(西北核技术研究所西安710024)2(西安交通大学西安710049)摘要分析了闪烁探测器在低强度脉冲^r射线测量中的统计起伏现象，指出探测器输出信号的涨落不仅与达到测点的^r射线注量率、时间分布、空间分布、能量分布的统计性有关，而且还与射线和探测器的作用、能量沉积、荧光光子发射和传输、荧光光子与光阴极作用、光电子和打拿级的作用等随机事件的统计特性有关。详细推导了统计起伏的

2、计算公式，并给出了3种型号的闪烁体与9815B型光电倍增管组成的闪烁探测器在给定测量下限时的统计起伏计算值。关键词闪烁探测器，测量下限，收集效率，统计起伏中图分类号TL812核反应与通常宏观物理事件不同，它是一个随冲特l生进行过讨论，但他们主要是针对闪烁体较小机事件，服从统计规律。因此在进行脉冲辐射场测和闪烁效率很高的场合。此时由于探测器的灵敏度量时，探测系统输出的波形并不是十分光滑的波形，与空间分布无关，且到达光阴极的荧光光子数远远而是一个带有统计起伏的振荡信号【】'2J。在辐射场足多于初始入射的粒子数，因此可以忽略荧光光子和够强时，信号幅度相对较大，淹没了这种统计起伏，光阴极光电子的

3、涨落。但对于大尺寸闪烁体，探测记录仪器不能分辨出来。而当辐射场的强度低到一器的空间响应存在着不均匀性，显然在光阴极附近定的程度时，统计起伏的相对幅度就比较大，有时沉积能量多的光子产生的贡献大；另外，大尺寸闪甚至超过100％。而且这种统计起伏是信号的固有烁体的荧光光子收集效率很低【8】，往往最后光阴极特性，后端放大信号也不可能缩小其起伏。它是制产生的光电子数还有可能低于初始入射的粒子数，约脉冲辐射场测量下限最为本质的因素。因此在进所以也应该综合考虑这些因素对闪烁探测器测量下行低强度脉冲辐射场测量时，应对信号的统计特性限的影响。进行研究，采取必要的措施尽量使探测器输出信号我们不妨设射线飞行的

4、方向为z方向，到达测的统计起伏减小到实验能够接受的范围内。点的信号的时间谱为At)。在低强度脉冲Y射线测量中，能谱一般不随时间变化，为标准的裂变能谱1基本原理，空间分布)为均匀分布。设闪烁体、光电倍增管、传输系统的时间响应分别为gs(t)、gp(t)和在低强度下的脉冲射线波形测量，尤其是在脉go(t)，则探测器的输出电流1(0为时间谱At)与它们冲Y射线束测量中，闪烁探测器是最为重要的探测的卷积积分，即：器。这主要是由于闪烁探测器(闪烁体加光电倍增管)具有较高的灵敏度，是测量低强度辐射场较为I(t)=(f)g。(f)g。(f)g。(f)(1)理想的探测器。本文主要讨论闪烁探测器在测量下具

5、体来说，限时的统计起伏现象。ttIt2探测器输出信号的涨落不仅与达到测点的辐射场的强度、时间分布、空间分布、能量分布的统计，(f)=P．fdfl』df：．fdf，(f3)，ag。(f：-t3)(A／Ep)000性有关，而且还与射线和探测器的作用、能量沉积、刀rio4g(，l—t2)&(f一，1)r2)荧光光子的发射和传输、荧光光子与光阴极作用、光电子和打拿级的作用等随机事件的统计特性有关【3—61。式(2)中e为电子的电量；S为闪烁体的受照面积；已经有很多作者Il，对闪烁探测器的输出信号的脉刀为Y射线的平均探测效率，它的定义式是：第一作者：宋朝晖，男，1971年出生，1998年于西北核技

6、术研究所获硕士学位，核电子学与探测技术专业，现为在渎博士研究生收稿日期：2002-06-05，修回日期：2003-04-28维普资讯http://www.cqvip.com2l8核技术第27卷E』max厂(E)』L出e删z(E)(3)时间常数，它的定义式为：‰：式(3)中为闪烁体的厚度，E)为入射^r射线能谱，是闪烁体对能量为E的Y射线的线性吸收系数，为入射Y射线的最大能量；一E。为每个与闪．ft出．0f(1f(1＼，．0f出(1f：g(一f：)g()』I烁体作用的Y射线平均沉积的能量；A为闪烁体的绝对闪烁效率；为荧光光子的平均能量；为光SXx~)为探测器的相对空间响应函数，它的定义式阴

7、极的量子效率；A1为第一打拿级的放大倍数；A2是：为从第二打拿级一直到阳极的放大倍数；为光子Ss(x~)=『』』dx'dy'd~'P(x,，，y～,z)r7(，y～,z)(8)的平均收集效率，它的定义式是：．．。(为探测器的相对能量响应函数，它的定义式=I_ISp(x，y)dxdyldEf(E)’j是：上fdze-U(L)：(E)(E)(4)()=()(1一e)(9)G(f)为t时刻的光子流，它的定义式是：『』J也x,y,xz)77