气体正比计数管测量_37_Ar的效率研究.pdf

第 30 卷 第 10 期 核 技 术 Vol. 30, No.10 2007 年 10 月 NUCLEAR TECHNIQUES October 2007 37 气体正比计数管测量 Ar 的效率研究 向永春 龚 建 李 伟 卞直上 郝樊华 王红侠 王 茜 （中国工程物理研究院核物理与化学研究所 绵阳 621900 ） 摘要 采用大体积的正比计数探测器和能谱分析方法对 37Ar 的测量效率进行了研究。主要分析了影响正比计 数管效率的阈修正、端效应和壁效应三大因素。结果表明，阈修正系数与峰面积的计算方法有关。当计数管 压力大于 200kPa 时，计数管的壁效应修正小于 1%，可以忽略。最后给出了计数管的效率的计算公式。 关键词 气体正比计数管，37Ar ，能谱法，效率 中图分类号 O571.32 核试验产生的中子与周围介质中的钙发生 40 37 [1] 37 1.2 正比计数管 Ca(n,α) Ar 反应 ，探测 Ar 可判断是否进行过 地下核试验。目前 37Ar 已被全面禁止核试验条约组 本系统采用体积约 1000mL 的正比计数管，比 织 (CTBTO, the Comprehensive Nuclear-Test-Ban 之于同样条件下的 300ml 正比计数管，由于其体积 Treaty Organization) 确定为核查核素 (CTBT/PC- 增大，可使探测灵敏度提高约 3 倍。提高正比计数 10/1/Annex II, Appendix VIII)。 管的耐压能力，同样体积可有更多的样品充入正比 37Ar 衰变时发射低能 X 射线和俄歇电子，一般 计数管，也可提高探测灵敏度。但提高正比计数管 探测设备无法探测这些低能射线。采用定标器计数 压力，将需更高的工作电压，易产生放电等不利因 法，则工作量大(如进行计数管的阈修正) ，本底较 素，故本测量系统采用的压力约 200kPa 。采用无氧 高，且计数管体积较小(约 300mL)，无法满足高灵 高导电性铜作为计数管的管壁，以低计数管的本底 敏度的核查要求。内充气正比计数管具有坪特性好、 计数。正比计数管的其它参数见表 1。 稳定性好、灵敏度高(在灵敏体积内 β 的探测效率 表 1 正比计数管的参数 为 100%) 、探测能量低等优点，适合于 37Ar 的测量。 Table 1 Parameter of proportional counter 37 [2] 目前，只有瑞士伯尔尼大学进行 Ar 的测量 ， 管材料 Material 无氧高导电性铜 OFHC copper* 但其探测设备位于地下实验室中，无法用于核试验 的现场视察。要得出被测37Ar 样品的活度，首先要 管长 Length /mm 550.0 知道计数管的测量效率，由于 37Ar 在自然界中含量 体积 Volume /ml 957.1 很低，而 37Ar 的制备需要在反应堆辐照生成，而且 工作气体 Working gas Ar(90%)+CH4 (10%) 半衰期较短，目前没有 37Ar 标准对正比计数管进行 坪长 Length of plateau /V 450 (At the 100kPa pressure) 效率刻度。为此建立了大体积计数测量装置，