• 高纯锗(HPGe)γ能谱仪

    详细信息

     品牌:ORTEC  加工定制:是  型号:GEM、GMX、GEMPROFILE、GEM-FX、  
     测量范围:0.01  测量对象:核  测量精度:0.01  
     尺寸:146 mm 重量:20 kg  
    高纯锗、SiLi)探测器:
     
       半导体(高纯锗和Si(Li))探测器拥有精锐的能量分辨率,由其组成的γ和X射线能谱测量技术与产品,不仅是核结构、分子物理、原子碰撞等核物理与核反应研究的重要工具,而且在核电、环境、检验检疫、生物医学、天体物理与化学、地质、法学、考古学、冶金和材料科学等诸多科学与社会领域得到了越来越广泛的应用。
       四十多年来,ORTEC 探测器种类不断丰富、性能不断提高,在探测效率上,能提供相对效率200%的P型同轴探测器、175%效率的P型优化(“宽能”)同轴探测器和100%效率的N型探测器。



    一、 探测器机理与各指标的简要意义
     
       放射性核素产生的γ光子和X射线,其能量一般在keV至MeV范围。由于其不带电荷,通过物质时不能直接使物质产生电离,不能直接被探测到,因此γ和X射线的探测主要依赖于其通过物质时与物质原子相互作用,并将全部或部分光子能量传递给吸收物质中的一个电子。这种相互作用表现出光子的突变性和多样性,在吸收物质中主要产生三种不同类型的相互作用:光电效应、康普顿效应或电子对效应,而产生的次级电子(光电子)再引起物质的电离和激发,形成电脉冲流,电脉冲的幅度正比于γ和X射线的能量。三种效应中,光电效应中γ光子把全部能量传递给光电子而产生全能峰,是谱仪系统中用于定性定量分析的主要信号;而康普顿效应和电子对效应则会产生干扰,应尽可能予以抑制。
       在谱仪中,探测器(包括晶体、高压和前置放大器)实际上是一个光电转换器,将光子的能量转变成幅度与其成正比的电脉冲。然后通过谱仪放大器将该脉冲成形并线性放大,再送入模数变换器即ADC中将输入信号根据其脉冲幅度转变成一组数字信号,并将该数字信号送入多道计算机数据获取系统,由相关软件形成谱图并进行分析。

    以下简要阐明所涉及的相关物理概念:
      1、相对效率、绝对效率与实际效率
       相对探测效率(即标称效率)的定义:按ANSI/IEEE Std. 325-1996定义,Co-60点源置于探测器端面正上方25cm处,对1.33MeV能量峰,半导体探测器与3"×3" NaI探测器计数率的比值,以%表示。绝对效率:Co-60点源置于探测器端面正上方25cm处,1.33MeV能量峰处所产生的实际探测效率(3"×3"NaI探测器,此绝对效率为0.12%)。实际探测效率:取决于感兴趣核素所在能量峰、探测器的晶体结构、实际样品的形状、体积及探测器与样品间的相对位置关系等因素。
    针对低活度样品的测量,通过提高实际探测效率以提高测量灵敏度是选择探测器的出发点。
       2、 能量分辨率(FWHM):探测器或系统对不同能量γ和X射线在探测中的分辨能力,通常以半高宽(FWHM,全能峰高度一半处所对应的能量宽度)表示。比如对于1.33MeV能量峰,按ANSI/IEEE Std. 325-1996定义,Co-60点源置于探测器端面正上方25cm处,在计数率为1kcps时的全能半高宽。由于高纯锗探测器的分辨率本身已经相当精锐,除了在中子活化、超铀元素分析等少数应用中,能量分辨率已不是首要考虑的因素。更加实际的分辨率问题是在高计数率和计数率动态变化(如中子活化、裂变产物、在线监测、现场测量)情况下,如何保证分辨率尽可能的稳定。
       3、 康普顿效应与峰康比
       γ光子与探测器中的半导体原子的电子相互作用时,将部分能量传递给电子,剩余能量的γ光子以一定的角度散射出去,成为康普顿散射。康普顿效应的结果会导致在低能部分的全能峰下方形成康普顿坪,成为相关能量峰的本底或甚至淹没此能量峰。
       峰康比:对1.33MeV能量峰,指其全能峰的中心道计数与1.040MeV至1.096MeV区间内康普顿坪的平均道计数之比。
      4、  峰形
       表征全能峰对称性之指标,通常以FTWH(十分之一全高宽)与FWHM(半高宽)之比表示。为严格定义峰形,ORTEC对部分探测器同时提供F.02WH(五十分之一全高宽)与FWHM(半高宽)之比。
     
     二、 ORTEC所有同轴探测器全面严格保证能量分辨率、峰康比和峰形指标。
    1、ORTEC HPGeSiLi)探测器的分类与特点:
           GEM系列:  P型同轴HPGe探测器                          



    GEM Profile系列:  P型优化同轴HPGe探测器 
    • 同一型号的探测器采用相同的晶体结构和尺寸,从而保证了相当一致的效率曲线;            
    • GEM-M系列:专门设计适用于马林杯状样品的测量,探测器端窗直径与晶体有效厚度一致;
    • GEM-F系列:采用扁平结构晶体(直径>长度),对于滤纸、滤膜等薄层样品的测量能获得最理想的实际探测效率;
    • GEM-FX系列:有着-F系列类似的晶体结构,但采用超薄的接触极和碳纤维端窗,能量响应范围10keV10MeV;还可作为超铀元素测量的理想选择;提供15%20%50%三种探测效率选择;
    • GEM-MX系列:结合-M-FX工艺,能量响应范围10keV-10MeV,尤其适合于马林杯状样品;提供38%, 66%115%175%四种效率选择;
    • GEM-FXGEM-MX在整个10keV10MeV(“宽能”)的能量范围内都有十分优异的能量分辨率,从指标与实用意义上实现了传统P型与N型探测器的“优势组合”。


    Actinide-85:  肺部计数HPGe探测器
       采用GEM-FX8530探测器工艺,用于肺部计数探测器;采用超低本底冷指材料和整体碳纤维封装结构。         
     
    SLP系列:  X-射线Si(Li)探测器:  
       用于X-射线能谱测量;能量响应范围1keV至30keV;有效面积12.5至200mm2。 
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