反宇宙射線低本底γ譜儀本底來(lái)源及降低方法研究.pdf

1、低本底γ譜儀在常規(guī)放射性測(cè)量和基礎(chǔ)科學(xué)研究方面有著非常廣泛的應(yīng)用，很多情況下要盡量降低譜儀的本底以使譜儀達(dá)到更低的探測(cè)下限。以高純度鍺(HPGe)為主探測(cè)器的γ譜儀本底成分的主要來(lái)源包括：(1)土壤及建筑材料中的天然放射性，主要是238U、232Th衰變系的子體以及40K，也有重核自發(fā)裂變和(a，n)反應(yīng)產(chǎn)生的中子；(2)屏蔽材料和探測(cè)元件中的放射性，包括材料本身的放射性同位素和引入的放射性雜質(zhì)或污染；(3)宇宙射線誘發(fā)的本底，包括μ子

2、本身以及μ子在屏蔽材料上產(chǎn)生的中子、高能電子等產(chǎn)生的本底。降低本底的方法主要分為物質(zhì)屏蔽方法和反符合方法。物質(zhì)屏蔽方法能降低天然的放射性和屏蔽材料及探測(cè)元件帶來(lái)的放射性本底，距離主探測(cè)器較近的屏蔽物質(zhì)應(yīng)盡量選擇清潔或放射性本底低的材料。反符合方法一般選用塑料閃爍體或NaI(T1)作為反符合探測(cè)器，能有效降低宇宙射線μ子誘發(fā)的本底。很多實(shí)驗(yàn)室均建立了不同的低本底γ譜儀，并對(duì)它們的本底成分和降低方法做了分析和研究。
　　 本論文基于

3、一臺(tái)新建的反宇宙射線低本底HPGeγ譜儀，測(cè)量并分析了各種屏蔽條件下的本底譜，對(duì)各種物質(zhì)屏蔽、反符合屏蔽和熱中子屏蔽降低環(huán)境放射性、μ子和中子產(chǎn)生的本底進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明物質(zhì)屏蔽能有效的阻擋環(huán)境中的天然放射性本底，50-3000keV之間的本底降低系數(shù)達(dá)400倍以上。反符合屏蔽（塑料閃爍探測(cè)器）不僅能大幅度降低μ子產(chǎn)生的本底，還能有效抑制快中子與鍺晶體和屏蔽材料非彈性散射引起的本底，反符合對(duì)100-2000keV能區(qū)的積分本底

4、抑制系數(shù)可達(dá)8.0倍。熱中子屏蔽（鎘吸收片）的加入可明顯降低鍺晶體和屏蔽材料熱中子俘獲產(chǎn)生的本底，同時(shí)511keV正電子湮滅峰本底的抑制系數(shù)由5.8倍提高到20.7倍，100-2000keV反符合積分本底抑制系數(shù)提高到13.2倍。
　　 具備良好物質(zhì)屏蔽的低本底γ譜儀，再采用反符合和熱中子屏蔽聯(lián)合降低宇宙射線μ子和中子產(chǎn)生的本底，可以進(jìn)一步使本底降低一個(gè)量級(jí)以上。本論文的反宇宙射線低本底γ譜儀經(jīng)上述屏蔽后，50-3000keV之