就地HPGe γ谱仪对面源探测效率的刻度研究

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1 就地HPGe γ谱仪对面源探测效率的刻度研究
吴泽乾，王百荣，孙健 单 位： 陆军防化学院 汇报人： 吴泽乾

2 主要研究内容 1 背景简介 2 点源探测效率计算 3 有效贡献半径 4 面源探测效率计算 5 最小可探测活度

3 1. 背景简介 Beck法：应用广泛 优点：较准确；可拓展性 比较好，改变测量 高度和放射性深度 分布时，不需要进 行重新刻度
缺点：刻度过程复杂繁琐 基本方法 探测效率法： 优点：刻度相对简单 缺点：可拓展性差、精 度相对较差

4 Diagram 点源探测效率 有效贡献半径 面源探测效率

5 2. 点源探测效率计算 由于对于不同能量的γ射线，HPGe谱仪对其的探测效率不同，因此，为了得到对于低、中、高不同级别能量的γ射线的探测效率，需要对不同能量的射线进行实验。 探测器置于距地面1m高度处，探头朝下。使用MCNP程序对每一种能量的γ射线，以探测器中心在地面的投影点为圆心，20cm为间隔，延伸至5m，依次布置26个实验点对不同能量进行仿真计算。 1m

6 2.点源探测效率计算 根据文献可知，反应堆核事故特征放射性核素主要包括131I、133I、132Te、140Ba、95Zr、95Nb、132I、134Cs、99Mo、140La、153Sm、115mCd、106Rh、103Ru、103Rh、115Cd、124Sb、137Cs、141Ce、110mAg、147Nd、151Pm、137Ba、149Pm等。 放射源种类 132Te 131I 133I 137Cs 60Co 124Sb 射线能量(MeV) 0.228 0.364 0.530 0.662 1.173 1.332 1.691 由于释放的特征放射性核素种类较多，可以根据其γ射线能量的大小选择有代表性的射线进行计算，按照能量进行拟合之后即可得到对于各种能量射线的探测效率。

7 2.点源探测效率计算

8 2.点源探测效率计算

9 2.点源探测效率计算 放射源 种类 能量(MeV) 位置 (cm) 探测效率 计算值 探测效率实测值 相对 误差 137Cs 0.662
(29,7) 5.58E-05 5.30E-05 5.45% (79,31) 3.61E-05 3.46E-05 4.28% (-21,25) 5.47E-05 5.05E-05 8.33% 60Co 1.173 (-21,31) 3.35E-05 3.10E-05 8.30% (79,21) 2.37E-05 2.18E-05 8.50% 1.332 3.03E-05 2.81E-05 7.88% 2.14E-05 2.02E-05 5.83%

10 3.有效贡献半径 取一个足够小体积源，则根据公式 可知，在有效贡献距离范围内，表面活度A一定的条件下，
因此，当探测器对该小体积源的探测效率降低为中心轴线投影点处的5%时，可以认为该小体积源对探测器计数率的贡献降低为5%，此时对于探测器的贡献过小，可以忽略。因此该距离以外的区域可以忽略，便将无限大平面源转化为了有限大的平原源 在实际仿真计算过程中，无限小的体积源可以视为点源。

11 4. 面源探测效率计算 根据拟合出的公式，以探测器有效贡献半径围成的区域为积分域，利用二重积分的方法，即可得到探测器对地面上均匀分布的面源的探测效率：

12 2.点源探测效率计算 放射源种类 射线能量(MeV) 探测半径(cm) 平面源探测效率 132Te 0.228 418.6 2.37E-05
131I 0.364 421.2 1.60E-05 133I 0.530 431.2 1.13E-05 137Cs 0.662 426.5 9.61E-06 60Co 1.173 447.6 5.91E-06 1.332 451.6 5.31E-06 124Sb 1.691 4.42E-06

13 2.点源探测效率计算

14 5. 最小可探测活度 由于本底计数的存在，不同的探测模型的探测能力不同。在目标活度较低的情况下，较难判断所测计数是由污染物产生还是由本底产生。只有当污染物的活度超过某一阈值时，才可以认为污染物。这一阈值即为最小可探测活度MDAC，它与探测模型的参数有关。 当没有放射性而判断为有放射性的概率α与存在放射性却判断为没有放射性的概率β均为5%时，最小可探测活度

15 2.点源探测效率计算 单位：Bq/cm3 放射源 射线能量(MeV) 发射率(%) 时间(s) 1 10 100 1000 3600
7200 18000 132Te 0.228 88.5 5.9E-3 1.9E-3 5.9E-4 1.9E-4 9.9E-5 7.0E-5 4.4E-5 131I 0.364 81.1 5.7E-3 1.8E-3 5.7E-4 1.8E-4 9.6E-5 6.8E-4 4.3E-5 133I 0.53 86.2 5.1E-3 1.6E-3 5.1E-4 1.6E-4 8.4E-5 6.0E-4 3.8E-5 137Cs 0.662 85.1 60Co 1.173 99.87 4.8E-3 1.5E-3 4.8E-4 1.5E-4 8.1E-5 3.6E-5 1.332 99.98 3.9E-3 1.2E-3 3.9E-4 1.2E-4 6.5E-5 4.6E-4 2.9E-5 124Sb 1.691 49.0

16 请各位专家批评指正！