γ射线探测器的能量标定-IndicoIHEP.PDF

g射线探测器的能量标定 石宗仁 中国原子能科学研究院 2018,3 7，在高能所的报告 1 1.引言 • 1.1 g射线探测器 • 有机闪烁体， H,C,O的化合物 。g射线与它们主要是Compton散射 。时间响应快，效率低，没有全能峰，但易制成大面积，造价低 。Eg=661keV的能量分辨率8-25%。 • 无机闪烁体。LaBr3(Ce),NaI(Tl), CsI(Tl)。效率高，有全能峰 ，造价高。Eg=661keV的能量分辨率3-15%。 • 半导体。纯半导体Ge和Si,化合物半导体CdTl等。效率中等，有全 能峰，造价高。 Ge和Si 需低温运行。 • 由于Si的原子序数低14，用于几百keV以下的x-射线探测。 • 根据效率，能量、时间和位置分辨率，粒子鉴别本领和固有的放 射性杂质等要求选取探测器。 2 探测器的响应函数 • 一个单能g射线在探测器内的能量沉积谱用总计数归一称响应函数 ，即归一的信号输出的脉冲幅度谱。 • 在探测器中，g射线与探测介质的相互作用、次级电子和电子-空 穴对等的行为决定了响应函数，它是连续的。 • 采用MC程序Geant4模拟响应函数。 • 响应函数中的单色部分称峰形函数。 • 建立响应函数和峰形函数与g射线能量的关系，分别用于解连续的 和分立的g射线能谱。 • 响应函数的单色化技术：反康、对谱仪和两者的复合。 3 解谱 • 从测量的脉冲幅度谱求出g射线能谱称为解谱。关键是解重峰。 • 目的是确定峰位和峰面积。然后利用标定的能量和效率曲线，导 出γ射线的能量及其强度。 • 实验上测量的脉冲谱P(E)可写成如下的积分式 i • P(E)=∫f(E ) R(E-E )dE +B，B= S a E . γ γ γ i i • 其中：E表示脉冲幅度或道数；R(E-E )是实验测定或MC计算的响 γ 应函数；f(E )是入射到探测器的 γ射线能谱；B是本底。 γ • 当γ射线能谱是分立的，解谱相对简单。 • 经数据光滑，寻峰，高斯峰形拟合等步骤。 • 一般，能量的不确定度~keV, 强度为百分之几--几十。 4 1.2 HPGe探测器 • n-型Ge几keV以上，抗辐照及损 伤可恢复. • p-型Ge几十keV以上，有较好的 能量分辨率． • 在几何上，常用单开端同轴和 平面两种HPGe。 • 单开端同轴可认为由平面和真 同轴两部分组成. • 还有井型、外电极分割和点接 触等类型的HPGe探测器. 5 HPGe探测器的性能指标 • 能量分辨率~2keV。噪声~1.4keV,电子-空穴对的统计~1.5keV。 • 时间分辨率~5ns。与能量范围有关。 • 位置分辨率。普通的HPGe没有位置分辨本领。