高靈敏、高分辨、寬范圍的便攜式輻射探測器研制.pdf

1、近年來,隨著核科學與技術(shù)的飛速發(fā)展,核輻射安全越來越受到人們的關(guān)注。便攜式輻射探測器因具有攜帶方便、操作簡單、實時有效、可定性定量分析等優(yōu)點,成為保障個人與環(huán)境安全的重要儀器。但對于不同的核應(yīng)用領(lǐng)域,其對應(yīng)的放射源種類和強度也各不相同,這就要求輻射探測器具有寬的劑量率量程和寬的能量范圍,以及足以區(qū)分核素種類的能量分辨率。低劑量率的探測需要高靈敏度,采用傳統(tǒng)探測器和模擬電子學系統(tǒng)難以同時保證量程范圍,若要獲得脈沖的能量信息,量程將進一步縮

2、小。此外,要獲得高的靈敏度,即需要大尺寸閃爍晶體,受限于PMT的體積和工作電壓,便攜性差,新型固態(tài)光電器件SiPM具有替換PMT的潛力,但其動態(tài)范圍不足限制了可探測的能量范圍。
　　本文研究新型探測器技術(shù)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng),研制了一種高靈敏、高分辨、寬范圍的便攜式輻射探測器。在探測器設(shè)計上,采用SiPM作為光電器件提高便攜性,利用YSO/SiPM作為低能高率量程探測器,BGO/SiPM作為高能低量程探測器,實現(xiàn)了寬劑量率量程探測。通過

3、組合探測器技術(shù)解決了SiPM的動態(tài)范圍不足的問題,實現(xiàn)了寬能量范圍的探測,并分別實現(xiàn)在低能段和高能段獲得理想的能量分辨率。在數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)方面,評估了MVT全數(shù)字數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)在能量分辨率,衰減時間常數(shù),堆疊恢復(fù)等方面的應(yīng)用。最后實現(xiàn)了寬能量范圍的探測器和高靈敏寬量程的劑量率儀樣機。
　　通過第三方校準,基于YSO/SiPM的高量程探測器的靈敏度為299cps/μSv/h,劑量率量程為5μSv/h-100μSv/h,實驗測試結(jié)果顯示劑

4、量率上限接近1mSv/h?；贐GO/SiPM的高靈敏探測器靈敏度為662cps/μSv/h,劑量率量程為5μSv/h-100μSv/h,實驗測試結(jié)果顯示劑量率下限可達0.01μSv/h。在寬能譜評估中,低能探測器在59.5keV處得到35％的能量分辨率,能量范圍可從59.5keV到中能,高能探測器在511Kev處得到24%的能量分辨率,可探測511keV以上的高能射線。結(jié)果表明本文提出的方法可以實現(xiàn)高靈敏、高分辨、寬范圍的便攜式輻射探