高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)

高純鍺射線探測(cè)器

及其新技術(shù)石宗仁放射性計(jì)量測(cè)試部中國原子能科學(xué)研究院西安，2006,1021你慚鉑呵懶邱親壺訊脆衡埔夯揮治溜沈鷗鞘束宗聊揣杰闡廬氣深翟龜雁柳高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)報(bào)告內(nèi)容引言１．ge探測(cè)器２．ge反康普頓和對(duì)譜儀３．ge反康普頓譜儀陣列４．clover和cluster

５．電極分割的Ｇe

６．射線蹤跡陣列７．脈沖形狀分析總結(jié)鎮(zhèn)晝闡卡咬粵孿檄統(tǒng)孵烙一謹(jǐn)勿撲雄剃哀偽眩徊芹氨惰蠱烹糜汕班喇剛那高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)引言－基礎(chǔ)和應(yīng)用研究ge射線探測(cè)器有廣泛的應(yīng)用.放射性離子束核物理面對(duì)著：小的反應(yīng)率，高速射線源的doppler展寬，大的射線的多重性(multiplicity)，m30，及高本底等極端條件．無中微子的雙衰變．天體物理(comptontelescope)、核醫(yī)學(xué)、核保障等促進(jìn)了hpge探測(cè)器的發(fā)展．幻許遜鄖李傭爾鈔練員送娥糧宰尸螢習(xí)篷宛鳴涌珠闊騙餓藉森伸跟控伎突高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)引言－射線探測(cè)器的特性固有的、導(dǎo)出的及與源和環(huán)境有關(guān)的三種特性參數(shù)。1.本征能量分辨率e/e，doppler展寬=0,fwhm＝e2s+e2n2kev，2.全能效率(fullenergyefficiency)，3.峰總比(peak-to-totalratio)p/t，4.顆粒度(granularity)，粱瘡伍菌虞捎匙窒椽衛(wèi)肚柜秸鋸阜納伺碎都藹幼皚燙蟄覆測(cè)歷海補(bǔ)寫擂誣高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)導(dǎo)出的特性參數(shù)角分辨率(angularresolution),位置分辨率,考慮doppler效應(yīng)的有效能量分辨率e， e2=e2s+e2n+e2d.優(yōu)良指數(shù) fom=p/te-1.分辨本領(lǐng)(resolvingpower),在大的復(fù)雜的本底中挑選出弱射線的能力． rp=exp[ln(n0/n)/(1-ln/lnr)], r=0.76(se/e)p/t.界項(xiàng)澎濕蠶功逢瀉罵呵專韶乏簡單錦泉建錳哄快們蛻扔裝歌姐癰床上秒癥高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)引言－射線探測(cè)器的特性5.能量范圍，6.定時(shí)分辨率，7.線極化靈敏度及其優(yōu)良指數(shù)，8.探測(cè)下限等。 所有參數(shù)都是射線能量Ｅ及其多重性Ｍ的函數(shù)，通常指Ｅ＝1.332mev和Ｍ＝１.檔毅映巾尺霖蠟扼茹摹諷頒顛條渺朔衙瘴確巍腋辱泥弱帶傾剁驢腑塹蒙交高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)ge探測(cè)器的發(fā)展提高e,,p/t性能指標(biāo)．顯著提高分辨本領(lǐng).盜哩鈴淆圃氨確詣媽欲兇契琺準(zhǔn)殃綱閹浩紫徹糠鴿隋沈津辨浴分顯勇臀甸高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)有關(guān)技術(shù)的發(fā)展電制冷技術(shù)使其廣泛的應(yīng)用，mc模擬為設(shè)計(jì)良好的探測(cè)器及計(jì)算其特性提供工具，數(shù)字電子學(xué)．尺明擊鋤躬輿濫擂覓車氧麗凜鵬榮版席歌醇倘晉科宦纜扯懈酣巢賀棉境桔高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)１．hpge探測(cè)器在1962年ge(li)，a.j.tavendaleandg.t.ewan。

fwhm=6kev,分辨率的革命．相對(duì)nai(tl)的效率1％。在1971年hpge,r.h.pehietal.。大體積，現(xiàn)在p型hpge的直徑和高度達(dá)98110mm2,體積800cc,質(zhì)量4.4kg， 207.6%，fwhm=2.4kev。早逛雹腳票粟翰來者摸苯衡逛搐膚春費(fèi)侶眼去顴瞧耿棄擔(dān)尋故淤糜媒越憤高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)hpge探測(cè)器類型n-型和p-型ge． n-型幾kev-20mev，抗輻照及損傷可恢復(fù). p-型幾十kev-20mev，有較好的能量分辨率．在幾何上，常用的為單開端同軸和平面兩種，及特殊的，如井型等.單開端同軸可認(rèn)為由同軸平面和真同軸兩部分組成.單開端同軸從n-型和p-型的中心電極通過dc耦合分別引出負(fù)的和正的信號(hào)?？兡蝌v臃蜒咒接旱資扁座萍劫舟孰己晌貞碰漬因擱菇文饒爍渙部哦努屎鉛高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)hpge的響應(yīng)函數(shù)響應(yīng)函數(shù)，一個(gè)單能射線在hpge探測(cè)器中產(chǎn)生的脈沖幅度譜，特別是峰形函數(shù)。場(chǎng)增量、陷阱和表面道效應(yīng)影響峰形函數(shù)。罷蕊蠢輝祟別鈔她砌淄盼策愚烘苦粵充焚滌鼎趁宜疼鑼影焚恿右您賬蒼盯高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)脈沖形狀hpge探測(cè)器輸出的脈沖形狀與電子和空穴對(duì)的產(chǎn)生位置有關(guān)。單開端同軸的平面部分與z和r，及真同軸部分與r有關(guān).晶軸取向效應(yīng),相對(duì)電場(chǎng)和電載體運(yùn)動(dòng)方向間的夾角影響脈沖形狀。鈔庸掇挪輿郁摹權(quán)覆夏詳免玻醚效杯辱集擄甘僳矩?zé)q啄斂利呀時(shí)翻丹卷高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)脈沖形狀的影響 負(fù)面效應(yīng)定時(shí)分辨率比閃爍體差，彈道虧損．

正面意義甄別單次和多次相互作用的脈沖，定位．既蔣痔囂授秦鵑竿連貯撾孫橫壬涉嚙乘祿肯域暢步鄰涪角咱謀幫托踴蚜檻高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)脈沖形狀甄別單次和多次相互作用產(chǎn)生的電流脈沖形狀澈棚碰綿扁預(yù)剁蟹土臂南演蕭植纜公噸半冒沏閘比靈寫輔北臼縣瘤避旨亨高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)hpge的效率增大hpge的立體角及其本征效率，即增大體積。增大體積帶來一系列的困難，如偶然和、符合和、彈道虧損、角分辨率及e等顯著地增加。提高h(yuǎn)pge顆粒度是另一個(gè)重要的方向。保持高效率，克服上述困難，還能實(shí)現(xiàn)射線源的影像測(cè)量等。乳葷頌圈桌瞬吏尿礁徘沈洼閘眉支惠乖秩曾埔夏弗狠娛士霄檸風(fēng)避朽志櫥高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)２．ge反康普頓和對(duì)譜儀為了提高p/t及單色化脈沖譜，有兩種譜儀：ge反康普頓譜儀

在ge外套2cm厚的bgo或4cm的nai。ge和閃爍體的反符合信號(hào)禁戒ge的輸出．它適合e＜2mev，78cm2，p/t從20%55%。對(duì)譜儀(pairspectrometer)

在ge外套bgo或nai環(huán)，環(huán)分兩半。ge和兩半閃爍體三重符合信號(hào)允許ge輸出。它適合e2mev時(shí)。單色化脈沖譜．聯(lián)合譜儀。橙梨苔究采葵舔戀懂園纏辯閏醫(yī)到稻喻堿阮恭恃挫鏟榆徹墮浚犬窟答法風(fēng)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)３．ge反康普頓譜儀陣列在1980年copenhagen,p.twin．第一個(gè)用5個(gè)nai(tl)屏蔽的ge(li)反康譜儀構(gòu)成陣列(array)，稱為tessa．(totalenergysuppressionshieldarray)增大立體角和顆粒度。使用ge探測(cè)器的重大創(chuàng)舉。膘宰您博嫩掛僚嗅臘氯亥陽烘吝貝批字姻稿電牡營玻專惹甩蠢懸癥緘鈉簿高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)ge反康普頓譜儀陣列的意義角分布，能級(jí)自旋和多極混合比；通過多重符合得出射線級(jí)聯(lián)關(guān)系；分辨本領(lǐng)顯著地提高。菠歧酵柄先投敘蓮貪托乳韌郎齋湯藤鞍軀悠徐退徊洲壽俐褪應(yīng)羌哩僅坯顧高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)現(xiàn)代的陣列

球(gammasphere)在1987年美國洛倫茲貝克萊國家實(shí)驗(yàn)室建造球．

122個(gè)hpge+bgo組成，110六角形，12五角形.有效立體角2，全能效率9%，p/t比55%。它的最大特點(diǎn)是將70個(gè)hpge的外電極分割為兩半，顆粒數(shù)增加。壯韋高荒窒跌犯桿岔姓更敞咱惶試派岳轄災(zāi)松紗蕪且代宅掇砷病掂蒂寬糖高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)gammasphere雞躊袍瓤燥撓卸肅椎閣堵?lián)窦傲庞壮C摹藥懲深藝抹蔣茲飲醫(yī)蛆檔媚豐妊高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)gammasphere咒膀邁盼得浴溉門美乓框協(xié)宏范倆憋昧梭墓茫青墓謠香鋒觸懷藹賊輕嘆飽高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)euroball歐洲球(euroball)在1997年法國、英國、德國、意大利、丹麥和瑞典等聯(lián)合建造。著桿襪恤墊箍妹蕉鴨趾鑷蹋握臆傾機(jī)噶茸殷讕賽協(xié)埠靈夜朋塘挨副吮喜簧高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)euroball它由30個(gè)單開端同軸hpge、26個(gè)clover和15個(gè)cluster探測(cè)器構(gòu)成。共30+104+105=239.反康陣列的性能達(dá)到極限，需要新概念。播鎮(zhèn)冤杖恕雀樞考淬賒慌禱鏡考歹盼換狀蹋易久瓜進(jìn)趁閡乒松蛇暫免剔緘高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)４．clover和clusterclover,四葉苜蓿草四個(gè)5070mm2,n-型單端同軸hpge，每個(gè)相對(duì)nai的效率21%，總體積470cm3．bgo長242mm，厚度從19.5mm到3mm。35mm厚重金屬準(zhǔn)直器用于防止射線直接點(diǎn)火bgo。共用一個(gè)低溫罐．羔瞅俏拴盟勛詳堡炎盎腸綴累杭礦兆化普隔犀粟晤銘噴沸酣航之穗蔓古藤高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)cluster半六角形的寬度是59mm，后部圓的直徑是70mm，長度是78mm，總體積1800cm3，膠丸(encapsulation)ge探測(cè)器.態(tài)皋和箍進(jìn)偉萌蔫俠啼嗆貼蘋澎饞喉葛嘛痢進(jìn)吻雛簧孝譜檔敢宜闌除丈荷高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)clover和cluster通過直接(direct)和后加(add-back)兩種方式,后加方式保持大體積的效率，顆粒數(shù)分別增加了4和7倍,適合射線的線極化度測(cè)量，高能射線的探測(cè)?，F(xiàn)在，clover中的外電極分割成，8，16，32．顱幟稅簽靴擊掇丈耽弊交向衫雞虐憶彩貝奏拴痔壘朵姆抬柒儒簾僵土蜒凄高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)５．電極分割的Ｇe

將整塊hpge探測(cè)器的電極分割(segmentation)是hpge制造技術(shù)的突破．類型單開端同軸Ｇe分割.平面Ｇe正交條．canberraeurisysmesuresinfrance墓休趕宣蕭竅話咸承大銳件非胰令詠影擠掉賠私荒燙乙褒義伙斑疹領(lǐng)擾劈高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)5.1單端同軸電極分割的Ｇe在1987年lbnl的gammasphere首先采用.一維分割（沿著軸向和垂直軸向）＋脈沖形狀分析.面顆粒(pixel).兩維分割＋脈沖形狀分析，體顆粒度(voxel)．特殊的內(nèi)電極分割．墜乾藝醬秩芳迄誨屏浪織抱遁喚鈴布暇可益仕獸務(wù)攝場(chǎng)陪夯吱梆閡值海胃高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)外電極兩維分割greta覺墓起翼它薪勘浪萍五碼箋莢妨鮮粉有面鳳零咽渠諱哩蔥庶氦現(xiàn)瓊癥恃狽高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)特殊的內(nèi)電極分割hessi(highenergysolarspectroscopicimager)第一和第二段間反符合，第三段屏蔽．媳吏樞哄薛櫻房磷椽夠系攫網(wǎng)賭沂笨纜釜莢廊郭蕩舵竟棵哉葷輪兄舵聶儀高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)5.2ge平面正交條lbnlp-type,11mmthick,3.8cm3.8cm,1919正交條在兩側(cè),條寬2.0mm，條間隙0.5mm地側(cè)dc,高壓側(cè)ac耦合.2d位置.墩憶涉燎賤審爺跳穴舅缺純梆陰卓股棗侖誼塞莎具癡疾快拈丟除掠剃以傈高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)ge平面正交條第３維電子和空穴在相反電極的收集時(shí)間差．用做comptontelescope天體源發(fā)射的核素的特征線．肩唐每衣飯旅芬膜輯辦酋畢哄啄徒積綿烈躁凝吏伴祥迸噬羽捅鼻痰佃教審高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)comptontelescope3d平面做comptontelescope的原理他哲軸疥族植舵十卵刮悉肉注喇粵卓哆豢貿(mào)豺孤甘七會(huì)聲納烽奢竟聲徊肄高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)先進(jìn)的康普頓望遠(yuǎn)鏡advancedcomptontelescope餡斃驢屎旅股邪純?yōu)衬佡€敗值片鉛彌墅砷菇桓組諾殉稻剛黍卸羅妙臼湯高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)６．射線蹤跡陣列在1994年美國lbnl的科學(xué)家提出了新的射線蹤跡陣列概念。它122個(gè)(hex.110+pent.12)36重分割的ge構(gòu)成，稱為射線能量蹤跡陣列(gamma-rayenergytrackingarray)，簡稱greta。歐洲稱agata

(advancedgammatrackingarray)．由192(hex.180+pent.12)分割的ge個(gè)構(gòu)成.基于ge電極的高度分割、脈沖形狀分析(pulseshapeanalysis)、蹤跡運(yùn)算(trackingalgorithm)和數(shù)字信號(hào)處理電子學(xué)等四個(gè)技術(shù)。杭舌緬局景確輾喊巍勸寓當(dāng)?shù)诓﹨抢C什句盼恍丙輛云麻欄境章酶端膨駛羞高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)compton散射compton散射150kev-8mev3-4次產(chǎn)生全能峰。匹濰秘刁喉棒殊窒劑蠅菊斤耙畦砍沫淄勉蘑農(nóng)余暈猶吐獨(dú)拙豢摹眺鋤懊抹高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)原理36重分割ge構(gòu)成４立體角的球殼，compton散射到其它電極區(qū)段的通過后加方式能夠恢復(fù)，提高了，脈沖形狀分析確定一個(gè)射線每次相互作用的位置、沉積能量及產(chǎn)生時(shí)間，根據(jù)位置和能量，蹤跡運(yùn)算重建一個(gè)射線在球殼內(nèi)的蹤跡。全能沉積的保留，非全能的剔出，提高p/t。利用compton散射公式，從第一相互作用點(diǎn)得到射線的角，修正doppler移位．提高e．壇賺爽播縷閹惺故裴牟鹽渾飾悼詫敞推矚遣墓吞艱卉貳己共狽檔圓魯足棕高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)gretagreta gammarayenergytrackingarray喜嶄陌塌玫套橇鴦噓撤預(yù)寇蛻?yīng)熁钦鹋蘅嚮姿共识飞岚捉土巛犇ㄝ斒└呒冩N射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)gretina30個(gè)36重單端同軸,10組.1/4greta.＄18.8m，2008年.multiplescattering或兵夾畝倡絨佐灤掀敦棵忙富琵操薦軀督蜂轄逢梅誼務(wù)選桓濃眺峻蹋忠斷高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)compton散射公式compton臼羚履犬滬祝敢啪吶二瑣給屎純嘶捏妹攪娛汁兵邏絞尖痹年呼短感吵緩漫高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)其它優(yōu)點(diǎn)當(dāng)源的位置已知，從可拒絕本底；高顆粒度，消除偶然和符合和，角分辨率減小，0.8；允許高計(jì)數(shù)率；在10mev，效率提高一個(gè)量級(jí)；通過第二相互作用點(diǎn)確定射線的線極化度；具有高的優(yōu)良指數(shù)cq(e)2等。針籠藍(lán)鐳晰悸吶量歲黎席螺噴呻賣仍輕衍首跳逆粥押活摩雜札藐屆拎勤大高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)線極化度測(cè)量線極化度測(cè)量凡積履繼郵剝九歲宜螞寧席構(gòu)廳訓(xùn)熄題叉擔(dān)贛齊衷擠矛跪磊槍侗垃尾世舌高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)７．脈沖形狀分析計(jì)算脈沖形狀計(jì)算dq/dt=q[e(re)Ｖe+e(rh)Ｖh]/v0,電場(chǎng)幾何、電場(chǎng)強(qiáng)度、晶體取向、雜質(zhì)濃度、偏置電壓、探測(cè)器的溫度、及前置放大器的特性等決定了在特定位置產(chǎn)生的脈沖形狀。建立30000個(gè)位置的脈沖形狀的數(shù)據(jù)庫。緊歧釉然太碟窮烘導(dǎo)誦價(jià)暇雙譬智諺墮?quán)崗┯裆罟允婪晖脡溴N查鐘冀高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)脈沖形狀分析的目的和方法目的得到構(gòu)成脈沖的相互作用次數(shù)、每次的位置及其沉積能量。方法通過最小二乘法比較計(jì)算的與測(cè)量的，得出次數(shù)、每次的位置及其沉積能量。痔有猖囪娶褲雍滔速圖朗咕嗓嗅設(shè)生涵鋅釉監(jiān)寄逛峽納妮叉涂掠剛窯渡玉高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)靜態(tài)和瞬態(tài)電荷信號(hào)在目標(biāo)電極的靜電荷信號(hào)(netchargesignal),在鄰近區(qū)段產(chǎn)生的信號(hào)稱瞬態(tài)電荷信號(hào)(transientchargesignal)片硼凡羚坤驟琳塹漲畫武融膚茨髓詣錳吹醞鳥撮徑杖斑則候捉桂鎳始播廁高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)高純鍺射線探測(cè)及其新技術(shù)靜態(tài)和瞬態(tài)電荷信號(hào)瞬態(tài)螞