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HPGe_谱仪系统的死时间校正
Nuclear Electronics & Detection Technology2013 年 9 月Sept.2013- γ 谱仪系统的死时间校正HPGe王强,方开洪,周钰珊,周小娇( 兰州大学核科学与技术学院,兰州 730000)摘要: 讨论了 HPGe - γ 能谱仪死时间产生的原因、表示方法,以及对 HPGe - γ 谱仪系统死时间的校正方法。采用强源干扰法找到了 HPGe - γ 谱仪系统百分死时间与计数率丢失修正因子的关系,给出 了 HPGe - γ 谱仪系统死时间修正因子的计算公式。得到: 应用实际测得的修正因子来反推百分死时 间,发现系统标定的百分死时间与实际测得的百分死时间符合较好,验证了系统标定死时间的正确性; 扩展了 γ 谱仪对大计数率的测量范围,将百分死时间扩大至 25% ; 修正因子随系统百分死时间的变化 率不随粒子能量变化,可以在全能量范围内应用同一修正公式对测得的 γ 射线的计数率进行修正。关键词: HPGe - γ 能谱仪; 死时间; 修正因子中图分类号:文献标志码:文章编号:0258-0934( 2013) 09-1119-04TL 817. 2A在能谱分析中,准确确定 γ 谱中全能峰净计数是能谱定量分析的基础。但是,由于放射 性粒子的随机性以及电子学系统对信号的收 集、甄别、转换、存储等都需要一定时间,这就引 起了谱仪系统的失效时间即死时间。在死时间 内,系统不再对进入探测器的粒子有响应,造成 计数丢失,因此给分析结果带来误差。通常使 用死时间相对实际测量时间的百分数( 百分死 时间) 来反映计数丢失程度[1],百分死时间越 大,计数丢失越严重。在实验室,一般情况下先通过实验测定百 分死时间允许的计数率范围,只要以后的测量 中计数率控制在这一范围,测得的结果就可以 认为是真实的计数率。但是,当 γ 谱仪用于高 活度测量或核电站事故后的检测时,由于放射 源的活度大,γ 谱仪有很高的计数率,系统百分死时间很大,很难得到真实的计数率。为了得到真实的计数,通常采用自动补偿的方法对死 时间引起的计数丢失进行修正,在多道上显示 百分死时间的同时给出总测量时间和活时间。 死时间的实验修正方法主要有脉冲产生器法、 强源干扰法、衰变法和参考峰法等[2 - 5]。结合本实验室现阶段的工作: 14 MeV 能区 中子诱发232 Th 裂变生成短寿命核素截面测量, 由于辐照样品的冷却时间极短,样品活度很大, 导致 HPGe - γ 谱仪系统死时间很大,故必须进 行修 正。 因 此,本 工 作 采 用 强 源 干 扰 法,对 HPGe - γ 谱仪系统进行死时间校正,得到不同 百分死时间对应的修正因子,并进行拟合获得 修正函数,从而扩展了 γ 谱仪对不同计数率的 测量范围。探测系统的死时间在放射性测量中,当射线进入探测系统,我 们把分别能引起系统计数而又相隔最近的两个 脉冲之间的时间称为系统的分辨时间,也叫死 时间。通常有两类[6]:第一类,扩展型: 在第一个脉冲到来之后的11191收稿日期: 2013 - 03 - 20基金项目: 自然科学基金( ,兰州大学中央 高校基本科研业务费专项资金资助( 860736) 。 作者简介: 王强( 1972 - ) ,男,博士,研究方向: 低能 核反应、离子原子碰撞、仪器仪表。分辨时间 τ 内,第二个脉冲不会被记录,但是第二个脉冲会引起同样的死时间,即延续了系统 的失效时间。第一类死时间 τ 表示为:其中,f 为待测定的死时间修正因子,因而:( t% < < 1 ) 。( 5)f= n0 / n ≈ 1 + t%由( 5) 式可见,死时间修正因子 f 与百分死时间 t 之间呈近线性关系。测定步骤如下:实验中选择152 Eu 放射源强度较大的多条 γ 射线进行测量研 究。 首 先 固 定 探 测 器,调 节152 Eu 放射源与探测器的距离,使系统测量的 不确定度和百分死时间均小于 1%[4],测出各 射线的净计数率,这时漏计数很小,接近于真实 的计数率。然后固定152 Eu 放射源与探测器的 几何位置,用一137 Cs 放射源对其干扰,从而改- n0r( 1)n = n0 e。式中: n0 是真实事件的产生率; n 是记录到的计数率; τ 是测量系统的死时间。第二类,非扩展型: 在第一个脉冲到了之后 的分辨时间内,第二个脉冲不会引起死时间的 延续。第二类死时间 τ 可表示为:= n0 / ( 1 + n0 τ)( 2)n。而大多数系统的分辨时间介于上述两类之间。一般在计数率较低时,漏计数校正才有意 义,此时,n0 τ1,( 1) 和( 2) 式均可近似为:137变了系统的百分死时间,调节 Cs 的位置,可n ≈ n0 ( 1 - n0 τ)(
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