γ探測(cè)器結(jié)構(gòu)蒙特卡羅反演技術(shù)研究

1、丫探測(cè)器結(jié)構(gòu)蒙特卡羅反演技術(shù)研究朱文凱周百昌(第二炮兵裝備研究院北京市100085)摘要：本文介紹了利用y放射源實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與蒙特卡羅(MC)方法計(jì)算數(shù)據(jù)反推Y探測(cè)器詳細(xì)結(jié)構(gòu)的反演技術(shù)，并通過實(shí)例，對(duì)理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較，二者符合很好，說明此反演方法是正確的。本文的研究對(duì)Y探測(cè)器無源效率刻度技術(shù)研究具有重要意義。關(guān)鍵詞：v探測(cè)器結(jié)構(gòu)，蒙特卡羅方法，反演技術(shù)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量1探測(cè)器結(jié)構(gòu)反演基本原理1，探測(cè)器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)對(duì)于無源效率刻度意義

2、重大，然而，探測(cè)器生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品說明書中一般只告訴探測(cè)器的部分結(jié)構(gòu)參數(shù)，而且數(shù)據(jù)住住不盡準(zhǔn)確。為獲得探測(cè)器詳細(xì)、準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)尺寸，本文采取的基本思路為：選擇一系列不同能量和已知活度的點(diǎn)源(小體積源)，在不同位置測(cè)量其探測(cè)效率，然后在探測(cè)器結(jié)構(gòu)參數(shù)的可能取值范圍內(nèi)，設(shè)置不同的探測(cè)器結(jié)構(gòu)參數(shù)組，采用蒙特卡羅方法計(jì)算出對(duì)應(yīng)這些點(diǎn)源的探測(cè)效率，把計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，用平均誤差最小的探測(cè)效率所對(duì)應(yīng)的探測(cè)器參數(shù)組作為探測(cè)器的真實(shí)參數(shù)，這個(gè)過程被稱

3、為探測(cè)器結(jié)構(gòu)的反演u1。圖1為一典型的同軸型高純鍺探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。對(duì)于同軸型高純鍺1，探測(cè)器，一般地，需要反演的參數(shù)有鍺晶體的外圍死層厚度、側(cè)面晶體外部尺寸(圖中為銅殼)和冷指的直徑。原則上，需要采用正交試驗(yàn)的方法來設(shè)計(jì)計(jì)算方案，即固定其中的兩個(gè)參數(shù)，改變一個(gè)參數(shù)，從而確定探測(cè)器結(jié)構(gòu)，然后計(jì)算點(diǎn)源效率，這樣會(huì)使計(jì)算的參數(shù)組數(shù)目非常大，計(jì)算量很大。!窖r’弋／。|／7。著圖1典型的同軸型探測(cè)器結(jié)構(gòu)縱向剖面圖事實(shí)上，通過選擇不同能量的1

4、，輻射源，可以使得反演探測(cè)器外部死層厚度、側(cè)面材料尺寸和冷指直徑獨(dú)立進(jìn)行。例如，可以選擇輻射較低能量丫光子的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)源，在端面上方測(cè)量其效率，來反演出探測(cè)器外部死層厚度，這是因?yàn)槟芰繛?0～100keV的低能光子在鍺晶體中的平均自由程僅為數(shù)毫米，而目前同軸型探測(cè)器的死層厚度一般為03～06mm，因此，能量介于50～100keY的光子，對(duì)死層厚度的變化比較敏感，而冷指尺寸上的擾動(dòng)一般不會(huì)影響其探測(cè)效率晗1；同樣道理，將低能丫標(biāo)準(zhǔn)源放在探測(cè)器

5、側(cè)面，其測(cè)量效率值可以反演出側(cè)面材料的尺寸，然后再將放射出較高能量Y光子(能夠穿透?jìng)?cè)面晶體厚度的一半，且有顯著的概率)的標(biāo)準(zhǔn)源置于探測(cè)器側(cè)面測(cè)量其效率，可以反演出探測(cè)器冷指的直徑。在本文的算例中，將選擇核素Am241作為低能點(diǎn)源，其可以釋放出能量為5954keV的丫光子，把核素Co60作為高能點(diǎn)源，其釋放出的丫光子能量為117323keV313“每m②“迥二二壓m《馴‘——i。。叫R氈墨垂!：=蘭H2肺’p潭AⅢ意目Ⅷ3目”mjI!_I

6、^Ⅲ意H童!三苧翌!三堡!!竺蘭竺竺苧竺!竺苧苧墨位I棱囊托■kcv探嗣最串表2平i位f探i0器側(cè)i探■效聿測(cè)量镕$H1Am吒o，Am弋o3l8舡】04238=l031119x101l426”1045574。1044理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果比較采用MCNP。)C程序計(jì)算上述平I酊源在不同的探測(cè)器外死層厚度、銅支撐雄厚度和冷|亍，F(xiàn)徑F的探aI姓率。最終確定的參數(shù)為：矩崖厚度123mm、銅聃厚度108mm、芯音|【密度05g／era’。在上