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《中国原子能科学研究院》 2005年
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航空高纯锗探测器Monte Carlo刻度方法的初步研究

杨东  
【摘要】:航空HPGe探测器在核事故早期应急监测,核反恐应急监测中有重要的实用价值。航测HPGe探测器的Monte Carlo刻度方法是一个值得研究的课题。本文以一台便携式HPGe探测器为研究对象结合航空测量的几何条件,对HPGe探测器响应函数和航测条件下辐射场Monte Carlo模拟计算中的几个具体问题作了初步探索。 准确模拟HPGe探测器的单能响应谱所能达到的准确度受到所选的死层厚度的影响。在本工作中,首先通过探测器效率计算与实验刻度结果比较,确定了试验用的HPGe探测器死层厚度修正值是2.2mm。在0.2MeV~1.5MeV能量范围内使用此修正值的效率模拟值对实验值的相对偏差不超过4%。其次,在MCNP程序里面引入Li过渡层和过渡层电子收集效率T(x)概念,以此改进低能段响应谱模拟,最终获得的模拟谱与~(137)Cs实验谱符合得较好,500keV以下模拟谱总计数与实验谱相差12.6%。利用死层厚度修正结果,角响应模拟计算的结果显示实验用便携式HPGe探测器在0~120°入射范围内的角度响应变化不超过7%; 用Monte Carlo方法理论刻度航空HPGe探测器的另一个问题是辐射场模拟的计算效率和所能达到的准确度。在辐射场模拟中,需要使用适当的Monte Carlo减小方差技巧提高计算效率。本文作了一个实验性的计算,用MCNP程序描述一个半径为1km的空气半球,计算这个空间内距离中心源点60m处的光子通量谱分布。计算中,使用两种减小方差技巧,分别是指向概率法和空间分裂与赌,空间分裂的参数从经验和反复调试中获得。其次,用HPGe探测器现场测量活度为6.1*10~8Bq的~(137)Cs点源在60m处形成的能谱,将实验获得的能谱经数据处理后得到该点的实际光子通量谱。光子通量谱与MCNP计算谱比较可以确定辐射场模拟计算的准确度。实验数据的处理过程有三步:1) 从实验谱中减掉本底谱;2) 实验谱中分离掉各种能量的入射光子在晶体中的部分能量沉积(康普顿散射、电子对效应):3) 处理过的实验谱(结果谱)转成入射光子通量谱。比较结果显示,在本实验中,模拟谱对实验谱的总计数相对偏差不大于20%,两者基本符合。
【学位授予单位】:中国原子能科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TL814

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