NaI（Tl）和CsI（Na）闪烁体探测器的探测性能研究

发布时间：2020-04-08 14:24

【摘要】：闪烁探测器已发展成为一种成熟的核辐射探手段,闪烁计数技术,是实验核物理中不可分割的重要组成部分。CsI(Na)或NaI(Tl)晶体的探测器荧光持续时间长,能量分辨率高,能更加准确的进行辐射测量,核素的确定等工作。随着闪烁体探测器在各种工作环境下的使用,它的缺点也逐渐暴露出来,而复杂的使用环境也使得探测器的性能受到一定的影响。因此对于闪烁体探测器而言,不同使用条件下探测器的能量分辨率以及探测效率是十分重要的研究对象。同时在闪烁体探测器的使用过程中容易引入噪声。因而我们根据闪烁体探测器的优缺点以及使用环境的不同,采用降低探测器噪声的方法来优化我们的探测结果。同时为了更精确地测量α和γ混合辐射场中的两个粒子,必须对这些粒子进行甄别。本文利用实验和蒙特卡罗模拟计算的方法,研究了封装后的NaI(T1)和CsI(Na)探测器受γ射线(137Cs和60Co)激发下的能量分辨特性,发现NaI(Tl)和CsI(Na)探测器的能量分辨率随着电压的改变呈现非线性的变化。我们使用封装了的NaI(TI)和CsI(Na)探测器,并用多通道分析器测量了不同光电倍增管(PMT)电压下的能量分辨率特性。实验结果表明,所测得的能谱的全能峰会随着加在光电倍增管上的电压的改变而产生道址上的变化。当PMT电压为625V时,2英寸的NaI(TI)和CsI(Na)探测器以及3英寸的NaI(T1)探测器的最佳能量分辨率分别为7.25%、7.29%和8.48%,而1.5*8英寸的NaI(TI)探测器在600V的电压下有最好的能量分辨率为7.17%。同时我们使用MCNP软件来进行探测器的模拟,其模拟结果与实验结果一致。2英寸的NaI(T1)和CsI(Na)探测器模型的模拟能量分辨率分别为7.2%和7.28%,3英寸的NaI(T1)探测器模型的模拟能量分辨率为8.38%,同时1.5*8英寸的NaI(T1)探测器模型的模拟能量分辨率为7.22%。此外,我们计算了探测器的相对全能峰效率,实验结果表明,当输入电压改变时,同一闪烁体探测器在的全能峰效率无明显的变化,同时体积更大的晶体能带来更好的探测效率。本文同时也对CsI(Na)闪烁晶体受到α粒子(239Pu)和粒子(137Cs)激发所发出的脉冲波形进行了研究,通过Matlab软件对该脉冲波形进行了去噪处理并且在频域上将α粒子的脉冲波形去除。同时也通过对脉冲波形下降沿的拟合,发现能较好的满足指数函数的形式,使用拟合后的指数函数计算其与脉冲波形下降沿之间的相似度(使用均方根误差来表示),根据结果划分了阈值,当使用α粒子的拟合曲线时,α粒子的阈值为0.02RMSE0.2,γ粒子的阈值是0.4RMSE0.6;当使用γ粒子的拟合曲线时,伽马粒子的阈值是0.4RMSE0.6,α粒子的阈值为0.7RMSE0.85。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL812

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本文编号：2619455