低水平放射性氙探測技術研究.pdf

1、全面禁止核試驗條約在聯(lián)合國通過之后，全面禁止核試驗條約組織技術秘書處(CTBTO/PTS)提出了地震、次聲、水聲和放射性核素四種可用于監(jiān)測秘密核試驗的技術手段。在放射性核素監(jiān)測中，放射性惰性氣體氙的四種同位素，131mXe，133Xe，133mXe和135Xe由于化學性質穩(wěn)定，并且具有較大的裂變產額以及合適的半衰期，是核試驗重要的示蹤氣體，也是禁核試后CTBTO所監(jiān)測的最重要的放射性核素。
　　本論文研究工作的主要目的是通過低水平

2、放射性氙探測技術的梳理，開展與放射性氙探測相關的實驗工作，并研制一套可用于放射性氙探測的新型探測器?？紤]到放射性氙探測的特性規(guī)律以及近年來國外放射性氙探測器的發(fā)展趨勢，論文的主要工作在放射性氙疊層閃爍探測器的研制和初期實驗方面開展，包括疊層閃爍探測器的結構設計與性能模擬;疊層閃爍探測器電子學讀出系統(tǒng)的研制以及輸出信號的波形識別和符合脈沖的解析;在后期工作中，結合疊層閃爍探測器開展了一些實驗工作，包括探測器的性能測試、降本底技術研究、外源

3、刻度實驗以及輻照樣品測量等實驗內容。取得了以下一些主要結論:
　　(1)探測器設計方面，在國內率先提出了可用于低水平放射性氙探測的疊層閃爍探測器，該探測器由兩層閃爍體組成，用同一個光電倍增管收集不同閃爍層的閃爍光，利用脈沖波形識別技術計算不同閃爍層閃爍光的貢獻。利用MCNP5工其包對兩種不同的探測器結構進行了模擬，得到了β信號測量層BC404的最佳厚度，1.5 mm厚塑閃BC404幾乎完全屏蔽四種氙同位素的β信號，135Xe的91

4、0 keV特征β射線僅有0.8％沉積在γ閃爍層CsI(Tl)中，而對133Xe的81 keV特征γ射線的吸收低于6.5％。
　　(2)電子學讀出系統(tǒng)方面，基于NI數字化儀器研制了可用于放射性氙疊層閃爍探測器的數字化數據采集與分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成有有信號篩選，多道能譜（用于探測器各閃爍層能量刻度）以及符合脈沖分析（用于β-Υ符合測量）等功能。提出了一種新的可用于符合脈沖分析的濾波窗方法，該方法可有效避免脈沖位置波動對脈沖幅度和電荷積

5、分量計算的干擾。
　　(3)結合放射性氙疊層閃爍探測器的先期實驗工作，獲取了疊閃探測器特有的符合脈沖，通過對符合脈沖的篩選，計算了疊閃探測器的本底抑制因子為94.6±1.0;結合所研制的數據采集與分析系統(tǒng)，利用外置標準源的特征γ射線對疊層閃爍探測器的CsI(Tl)層進行了能量刻度，利用137Cs的康普頓散射電子譜對BC404閃爍層進行了能量刻度，并通過符合脈沖解析得到本底條件下符合信號的分布規(guī)律，計算了本底條件下135Xe和133