手持式γ谱仪用核辐射探测器综述VIP免费

第28卷第5期2008年9月核电子学与探测技术NuclearElectronics8LDetectionTechnologyVol_28No．5Sep．2008手持式谱仪用核辐射探测器综述肖无云，毛用泽，艾宪芸，王善强，梁卫平(防化研究院第二研究所，北京1044信箱2O1号102205)摘要：介绍了谱仪探测器基本性能评价指标，分析了手持式7能谱测量中常用的核辐射探测器，如高纯锗、碘化钠、碘化铯、碲锌镉和溴化镧等的主要性能特点，指出碲锌镉和溴化镧的产生与发展，以及高纯锗谱仪小型化是近年来手持式谱仪探测器技术的主要进展。为了应对不断增长的手持式放射性核素识别应用需求，建议加强碲锌镉和溴化镧探测器研制及其在手持式谱仪中的应用研究。关键词：手持式7谱仪，探测器，放射性核素识别中图分类号：TL822+．4文献标识码：A文章编号：O258一O934(2。O8)O5一O974一O4放射性核素识别主要通过能谱测量与分析来实现。近年来随着国内外反恐斗争形势的发展，可在核与辐射恐怖事件危机管理与后果管理中发挥放射性核素识别作用的高性能手持式7能谱仪成为研究与开发的热点。在应用需求推动下，手持式谱仪用探测器技术领域发展活跃，在多个方面取得了重要进展。特别是碲锌镉(CdZnTe)、溴化镧(LaBr。：Ce))等新型核辐射探测器的问世，以及高纯锗(HPGe)谱仪的小型化，改变了放射性核素识别长期主要依赖碘化钠(NaI(T1))探测器的局面，使手持式谱仪用核辐射探测器的选择呈现出多元化趋势。不同类型谱仪探测器的性能差别很大，各有优缺点，适合的应用场合也不尽相同。本文综述了几种典型谱仪用探测器的主要性能特点，为实际应用中手持式丫谱仪探测器的选型提供参考。1Y谱仪探测器的主要性能指标对于谱仪探测器，实际应用中特别关心的收稿日期：2007-9-27作者简介：肖无云(1973一)，男，博士，副研究员，从事核辐射监测技术研究。974性能主要包括能量分辨率、探测效率和环境特性等。能量分辨率定义为全能峰半高宽(FWHM)与峰位能量的比值，它表征了探测器对不同能量射线的分辨能力，因此是谱仪探测器最重要的性能指标。实际测得的能量分辨率与探测器输出信号的产生、传递、转换、放大与收集等过程有关。若有用信号越强，干扰因素越弱，则能量分辨率越好。对于气体和半导体探测器，主要影响因素是电离能；对于闪烁体，主要影响因素是发光效率。谱仪探测器源峰探测效率定义为探测器探测到的全能峰内脉冲净计数与源发射的粒子数的比值。源峰探测效率在很大程度上决定了放射性核素识别测量中能谱获取时间的长短。影响源峰探测效率的主要因素是探测器大小、材料密度、平均原子序数以及7射线能量等。环境特性主要是指探测器受环境湿度、温度变化、冲击振动、电磁干扰等的影响特性。对于手持式测量应用，很难获得实验室中优越的测量条件，因此环境特性显得格外重要。环境特性好主要是指探测器可在常温下工作，不潮解，抗温度变化、冲击振动和电磁干扰的能力强等。如军用谱仪就对探测器环境特性具有十分苛刻的要求。2典型手持式丫谱仪探测器2．1碘化钠探测器NaI(T1)晶体具有突出的性能价格比，是7能谱探测中应用最早也是最广的闪烁体，尤其在手持式放射性核素识别应用中长期居于主导地位。Na1(T1)平均原子序数较高，特别是体积可以做得很大，故探测效率很高。NaI(T1)的能量分辨率在闪烁体中保持了半个多世纪的领先优势，但与半导体探测器仍有显著的差异。2000年9月IAEAITRAP工作组对来自各国多个厂家的碘化钠手持式放射性核素识别仪器进行了测试。结论是都不满足非法运输核材料检测的性能指标要求，特别是对于多种放射性核素混合或有屏蔽的情况口]。另外，NaI(T1)晶体极易潮解，抗机械与热冲击性能差。图1给出了一款典型的来自Target公司的identi—FINDER手持式NaI(T1)谱仪，晶体大小为1～2，662keV处能量分辨率为7．5，重约1kg。图1TargetidentiFINDER2．2碘化铯探测器CsI晶体的能量分辨性能与NaI相近。由于Csl的平均原子序数比NaI大，故探测效率更高。它的潮解性好于NaI(T1)，且不易碎裂，能承受较剧烈的冲击和振动，易于加工成不同的形状。CsI(T1)晶体的发射光谱与硅光电二极管较匹配，两者组合有利于谱仪进一步小型化。不过，由于电子学噪声的影响，...