在核環(huan)(huan)境監測、放射性生物學和核醫學領域,多數(shu)情況下(xia)樣品的(de)比(bi)活(huo)度(du)低于40Bq/kg。這(zhe)一數(shu)值與周圍環(huan)(huan)境土壤中微量天然放射性核素的(de)比(bi)活(huo)度(du)為同一數(shu)量級。這(zhe)種情況下(xia),需(xu)要(yao)降(jiang)低系統(tong)的(de)本(ben)(ben)底,包(bao)括來(lai)自(zi)宇宙射線(xian)的(de)環(huan)(huan)境本(ben)(ben)底和康普(pu)頓效應(ying)帶來(lai)的(de)本(ben)(ben)底。低本(ben)(ben)底反(fan)康普(pu)頓伽瑪譜儀就是為了解決這(zhe)一問題。
目前共(gong)有超(chao)過15套反康譜儀在國(guo)內運行。
康普頓效應
伽瑪光子與(yu)物質相(xiang)互(hu)作用時產生光電效應、康普頓(dun)效應和電子對效應。
康普頓效應(ying)是指γ光(guang)子(zi)(zi)與原子(zi)(zi)中的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)發生彈性(xing)碰(peng)撞(zhuang),將其部分能量傳遞給電(dian)子(zi)(zi),電(dian)子(zi)(zi)從原子(zi)(zi)中被擊出,γ光(guang)子(zi)(zi)則以與初始運(yun)動方向成θ角的(de)(de)方向散射。
由(you)于(yu)光(guang)子(zi)只將部分能(neng)(neng)量傳遞(di)給了(le)電(dian)子(zi),因(yin)此不是在該γ光(guang)子(zi)的(de)(de)全能(neng)(neng)峰、而是在較低的(de)(de)能(neng)(neng)量上產(chan)生(sheng)(sheng)計數,這樣(yang),就在實際的(de)(de)能(neng)(neng)譜測量的(de)(de)譜圖(tu)中(zhong),在全能(neng)(neng)峰的(de)(de)左側產(chan)生(sheng)(sheng)一個連續的(de)(de)康普頓(dun)坪。
峰康比
<span style="line-height: 2.5;" text-indent:2em;"="">在測(ce)量較復雜的γ能(neng)譜(pu)時,較低能(neng)量的γ射線的全能(neng)峰(feng)往往會疊加在較高(gao)能(neng)量的γ射線的康普(pu)頓坪上,因此峰(feng)康比(bi)表(biao)示一臺(tai)伽(jia)馬(ma)譜(pu)儀在存(cun)在高(gao)能(neng)強峰(feng)的情況下(xia),探測(ce)低能(neng)弱峰(feng)的能(neng)力。
康普頓坪
對Cs-137的(de)0.662MeV γ射(she)線,康普頓坪大約在358keV到(dao)382keV之間(jian)。
對Co-60的1.33MeV γ射線,康普頓坪大約在1.040keV到1.096keV之間。
通常定義一臺反康譜(pu)儀(yi)的峰康比都(dou)以Cs-137的0.662MeV能量(liang)峰的相(xiang)應指(zhi)標為參(can)照(zhao)。
評價低本底反康普(pu)頓譜(pu)儀主要技術(shu)指標
積分本底
康(kang)普(pu)頓(dun)抑制系數(定義為在(zai)康(kang)普(pu)頓(dun)反符合(he)前后主探測(ce)器所測(ce)得(de)的同(tong)一核素(su)兩(liang)個γ譜圖中(zhong)康(kang)普(pu)頓(dun)連續譜面積(ji)之比)
反(fan)康條件(jian)下的系統峰康比。
反康(kang)原理
當高能射線(例如初級(ji)宇(yu)宙射線)貫穿主探測器(qi)(qi)與反(fan)符合屏(ping)蔽(bi)探測器(qi)(qi)時(shi),兩(liang)個探測器(qi)(qi)都(dou)有信(xin)號(hao)輸出時(shi),反(fan)符合電子(zi)學線路(lu)使這些信(xin)號(hao)不被譜儀(yi)記(ji)錄,從而起到(dao)抑制或屏(ping)蔽(bi)本底信(xin)號(hao)的作用。
當被測樣品放出的(de)γ射線入射到(dao)主探(tan)測器,其中(zhong)發生(sheng)(sheng)康普頓效應(ying)的(de)光子(zi)將產生(sheng)(sheng)非(fei)全能峰信(xin)號(hao);散射光子(zi)同時(shi)進(jin)入到(dao)反符合屏蔽探(tan)測器產生(sheng)(sheng)信(xin)號(hao),反符合電(dian)子(zi)學線路就會(hui)使這些信(xin)號(hao)不被譜(pu)儀記錄,從而起到(dao)降(jiang)低系統本(ben)底(di)、提高峰康比的(de)作(zuo)用。
采用ASPEC-927雙路(lu)16K多道的反(fan)康(kang)譜儀系統框(kuang)圖
ORTEC反康普頓γ譜儀典型配置
40%~60%相對效率N型高(gao)純鍺探測器(推薦采用(yong)整(zheng)體碳(tan)纖維(wei)封(feng)裝(zhuang));
低本底垂直冷指;
30升(sheng)杜瓦;
9"×9"NaI反(fan)康環探(tan)測器;
3"×3"NaI反康塞(sai)子探(tan)測器(qi);專用反康鉛室;
NIM電子學反符(fu)合線(xian)路及連接電纜(lan);
ASPEC-927雙路(lu)獨立16K多道(dao)分析器;
操作(zuo)及分(fen)析軟件;
計算機與打印機。
ORTEC提(ti)供出廠前的(de)系統集成測試(shi)數據和指標
ORTEC反康系統主要(yao)指標
GMX50探測器(qi):
N型同軸高純鍺(zang);相(xiang)對(dui)探測(ce)效率≥50%;
能(neng)量響應范圍3keV – 10 MeV;
能量分辨(bian)率:對(dui)1.332 MeV峰(Co-60):≤ 2.2 keV;
峰康比≥58:1;
峰形參(can)數: FW0.1M/FWHM ≤2.0,FW0.2M/FWHM ≤ 3.0
反康(kang)模式
積分總本(ben)底(40 keV ~ 2 MeV): ≤ 0.5 CPS;
峰(feng)康比:≧ 1000:1(保證值);≧1100:1(典(dian)型值);
康普(pu)頓坪區抑制:≧ 6.0。
反康普(pu)頓前后譜(pu)圖