毕业设计（论文）-高纯锗探测器γ探测效率的测量和蒙特卡罗方法的计算

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1、高纯锗探测器γ探测效率的测量和蒙特卡罗方法的计算高纯锗探测器γ探测效率的测量和蒙特卡罗方法的计算著摘要：环境样品中含有238U，226Ra，232Th，40K等放射性核素。这些放射性核素在衰变时放射出不同能量的γ光子。用HPGe探测器可以探测到环境样品中的放射性活度，这需要知道HPGe探测器的探测效率。可以用实验方法直接得到探测器的探测效率，也可以用蒙特卡罗方法模拟γ光子被HPGe晶体吸收，从而被探测器记录的物理过程，进一步得到与实验过程相符的探测效率。本论文就是分别通过实验测量和蒙特卡罗方法模拟计算高纯锗探测器的探测效率，并相互比较。关键词：γ能谱探测γ能谱效率蒙特卡罗方法MCN

2、P应用软件Abstract:Therearesomenaturallyradionuclidessuchas238U，226Ra，232Th，40Kinenvironmentalsample.Theseradionuclidesgiveoffγphotonswhiledecaying.TheradioactiveintensityinenvironmentalsamplecanbedetectedwithaHPGedetector,whichmakeitnecessarytoknowthedetectionefficiencyoftheHPGedetector.Wecandoexp

3、erimentthatγphotonsarerecordedbytheHPGedetector,alsowecanimitatetheprocessthatγphotonsarerecordedbytheHPGedetectorwiththeMonteCarlomethod.Thenwecanobtainavalueofthedetectionefficiencywhichaccordwiththeexperimentationvalue.ThispaperisjusttomeasuretheefficiencyoftheHPGedetectorbyexperienceandthe

4、MonteCarlomethod.Keywords:gamma-rayspectrumdetectionefficiencyMontCarlomethodMCNPapplicationsoftware第31页共31页高纯锗探测器γ探测效率的测量和蒙特卡罗方法的计算一引言γ射线和X射线的能谱测量是核辐射探测的一个十分重要的方面。在核物理实验中，测定原子核激发能级，研究衰变纲图，进行核反应实验都要进行γ射线能谱的测量，另外放射性同位素的工业、农业、医疗和科学研究的各种应用中也经常要进行γ射线的各种测量。放射性环境的样品中有来自天然的放射性，也有来自人为的放射性（如核实验地区的放射性）。

5、对各种放射性的活度进行检测对于环境保护和人类的健康有很大的意义。在对环境的放射性进行监测中，用γ谱方法既能分析出放射性核素种类，又能得到比较准确的放射性活度值。在各种不同类型γ谱方法中，要数HPGeγ谱方法最好。HPGe探测器主要用于测量γ射线的能谱，其能量分辨率很好，故可用于涉及复杂射线能谱学的研究。HPGe探测器效率是指一个光子进入探测器的灵敏体积后被记录下来的几率大小。要实现对放射性核素种类和活度的测量，就需要知道γ谱的探测效率。通常用已知活度的标准样品来确定γ谱的探测效率。γ射线谱仪发展至今，经历了二个主要阶段：NaI(TL)闪烁体谱仪和Ge半导体谱仪。NaI(TL)闪烁体

6、的发展始于上个世纪40年代末，它具有分辨时间短、探测效率高的优点。除：NaI(TL)晶体之外，测量低能X射线或者高能γ射线还可以用Cs(TL)和BGO(Bi4Ge3O12)闪烁体BGO是无机闪烁体，出现于1975年。最大的特点是原子序数高，密度大，因此它的探测效率比，NaI(TL)要大得多。Ge(Li)探测器是60年代以来发展起来的一种探测器，它的优点是能量分辨铝高，线性范围宽，输出脉冲上升时间快。到了1969年，HPGe探测器得到了迅速发展，它取代了Ge(Li)探测器，成了目前测量γ射线和X射线最好的探测器。但是，实验采用探测器测量样品时又存在了制取样品困难、（样品的组成、材料、

7、体积外型对探测器的效率有影响）本底对低能阶段影响大的缺点不好克服，而采用随机抽样技术、统计实验法的统计蒙特卡罗方法则解决了这样的问题。由于蒙特卡罗方法的特点和现代计算技术的迅速发展，蒙特卡罗方法越来越受到人们的重视，并且在很多领域得到广泛应用，特别是在反应堆理论和实验核物理中的应用更为突出。目前比较出名的计算程序是MORSX和MCNP等，MCNP（MonteCarloNeuttonandPhotoTransportCode）是美国LosAlamos第31页共31页高纯