反宇宙射线超低本底伽马谱仪的研究设计

发布时间：2023-04-09 04:35

　　低本底γ谱仪在活度测量领域有很广泛的应用,通过主动屏蔽和被动屏蔽措施的低本底γ谱仪可使其积分本底计数率降低多个数量级,使谱仪的探测下限能够满足低比活度环境样品放射性核素活度的测量要求。本文中根据所分析的相关结果及相关调研情况,设计了一套反宇宙射线低本底γ谱仪,并给出了不同材料的设置的目的及材料对不同粒子的屏蔽能力。为保证后续模拟计算积分本底计数率的准确性,利用Geant4建立了高纯锗探测器的模型,并通过比较实验值和计算值来修正探测器的晶体死层厚度。然后利用MCNP和XCOM选择γ谱仪的屏蔽材料,设计并搭建了反符合屏蔽装置的电子学线路,最后给出本文所设计的反宇宙射线超低本底γ谱仪。该装置分别设置了低本底铅、普通铅、镉板和含硼聚乙烯作为被动屏蔽装置,以及塑料闪烁体作为主动屏蔽装置。为验证γ谱仪的屏蔽效果,利用CRY程序给出2017年里全年宇宙射线的平均通量和平均能量,并统计了宇宙射线中不同成分的能量和入射角的分布。然后利用Geant4建立低本底γ谱仪的模型,模拟计算宇宙射线作用下γ谱仪的本底谱,最后得到其积分本底计数率。结果显示,在本文所设计的低本底γ谱仪中,通过Geant4模拟得到的本底...

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 国内外现状及发展趋势
    1.3 研究目的及意义
    1.4 研究内容
2 理论基础
    2.1 本底来源
        2.1.1 环境天然放射性本底
        2.1.2 探测元件和屏蔽材料的放射性本底
        2.1.3 宇宙射线贡献的本底
    2.2 降低本底方法概述
        2.2.1 物质屏蔽及材料选择
        2.2.2 反符合屏蔽方法
    2.3 蒙特卡罗方法
    2.4 蒙特卡罗软件的选取
        2.4.1 MCNP程序
        2.4.2 Geant4程序
3 高纯锗探测器模型建立及优化
    3.1 测量系统简介
    3.2 实验测量
        3.2.1 不确定度评定
    3.3 Geant4模拟计算探测效率
        3.3.1 探测器的构造
        3.3.2 Geant4源项定义
        3.3.3 物理过程定义
        3.3.4 粒子输运过程中的数据获取及处理
        3.3.5 死层参数修正
    3.4 本章小结
4 反宇宙射线屏蔽装置的设计
    4.1 中子屏蔽材料的选择及优化
        4.1.1 含硼聚乙烯厚度的优化
        4.1.2 含硼聚乙烯硼含量的优化
        4.1.3 镉板厚度的优化
    4.2 光子屏蔽材料的选择
    4.3 宇宙射线屏蔽
    4.4 屏蔽装置的设计及模拟结果
        4.4.1 屏蔽装置的设计
        4.4.2 宇宙线分布
        4.4.3 低本底γ谱仪的积分本底计数率
        4.4.4 结果与对比
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录
    附录A
    附录B
    附录C
    附录D
致谢



本文编号：3787075