基于Geant4的正比计数器氚测量方法优化研究

发布时间：2021-01-12 18:49

　　氚是一种放射性核素,能够衰变出能量较低的β粒子,该核素已经成为核工业发展过程中重要的物质之一。在人类利用氚的过程中,各种含氚的废物以气态和液态的方式被排放到大气中,对环境和人类的健康都够成了巨大的威胁。为了保证氚环境中的工作人员的人身安全,必须对环境中的氚含量进行准确的测量。目前测量β粒子的方式有很多种,比如液闪计数法,腔体式电离探测器测量法和β射线诱发X特征射线测量法。其中液闪计数法和腔体式电离探测器测量法是使用频率最高的方法,然而对于测量氚衰变的低能的β粒子而言,使用正比计数器测量则是较好的选择。但是由于正比计数器涉及到的参数较多（阳极丝尺寸,阴极壳尺寸,媒介气体,腔体压强,高压）,通过实际测量的方式得出测量结果较好的参数较为困难和繁琐。本论文通过公式计算,得出确保正比计数器结构合理需要满足的条件,并列举出了正比计数器在不同参数条件下的最佳结构的参数范围。其次,论文使用了Geant4模拟圆柱形正比计数器内氚衰变的β粒子进入有效放大区（雪崩区）的概率,通过更改阳极丝半径,高压以及正比计数器腔体内填充的气体的压强这三个参数值,得出每次模拟中氚衰变出的β粒子的进入放大区概率,从而对比在不... 

【文章来源】：成都理工大学四川省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

LND49516正比计数器结构图

2.3 探测器工作区间各种类型的腔体式气体计数器在脉冲模式下工的工作方式也有所不同。如图2-1 所示，探测器输出的脉冲幅度和所加的电压(或者电场)具有一定的关系。在很低的电压值下，电场强度不能抑制初始离子对的再结合(recombination)，而且收集到的电荷少于初始的离子对。当电压逐渐升高，离子对的再结合被抑制，而且离子对的数量达到饱和状态(这个状态是电离室的工作状态)我们称之为“饱和区”。当电压继续增高至气体放大的门限值，收集到的电荷开始成倍增加，而且探测器的输出脉冲也会增加。当电场达到一定数值，气体放大系数和电压成线性关系，而且收集到的电荷将会与初始入射粒子产生的初级离子对的数目成正比关系，这段区域被称作“正比区”。若电压或者电场持续增加，探测器则会

图 2-1 气体填充型正比计数器不同的工作区间果电压或者电场持续增加，正离子产生的空间电荷会曾大到彻底决出脉冲。在这样的情况下，雪崩效应会持续发生，直到正离子产生小电场到另外一个气体放大效应发生的值。雪崩过程会自限制imiting)，而且当正离子达到一定数量的时候它将被终止。这时候探冲都具有相同的脉冲幅度，而且不再反应入射粒子的特性，这被称之。正比计数器结构型的正比计数器的结构为圆柱形如图 2-2 所示。在该结构中，阳极钨丝组成，其位于一个金属管的中央，金属管也即是正比计数器的一般为无氧铜。

【参考文献】：
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本文编号：2973344