高纯锗探测器

摘要： 为了更好地进行环境X/γ辐射剂量的测量,通过对电制冷高纯锗探测器蒙特卡罗建模获取0.01~1.5 MeV能量范围内的能谱和剂量(率)值,并利用无卷积全谱转换法进行能谱-剂量转换研究。研究发现,通过无卷积全谱转换法计算得到的剂量率与模拟剂量率符合较好;通过在中国计量研究院环境γ辐射空气吸收剂量标准辐射场中进行Co-60和Cs-137放射源剂量率实验验证,结果显示,在0.01~1.5 MeV的能量范围内,通过能谱-剂量转换得到剂量率与标准剂量率的误差小于±10%,这表明通过无卷积全谱转换法进行能谱-剂量(率)转换系数的求解是可行的。

摘要： 高纯锗探测器(HPGe)对于低本底稀有事例探测的发展具有重要的意义.本文介绍了HPGe的工作原理及其制备工艺,分析了对探测器起关键作用的钝化层和死层部分,并讨论了降低本底的关键技术.对于HPGe应用于包括暗物质探测和无中微子双贝塔衰变的稀有事例探测实验的进展,重点介绍了应用HPGe的CDEX、SuperCDMS、GERDA、MAJORANA等国际领先的稀有事例探测合作组相关实验技术和物理进展,进一步分析了HPGe用于下阶段国际稀有事例探测的发展方向.

摘要： 高纯锗探测器在辐射探测领域具有重要地位.经过区熔提纯和单晶生长2个阶段,成功制备了纯度为13N、位错密度介于100~10000 cm^(-2)之间的高纯锗.其中,区熔实验使用自制水平区熔炉,在高纯氢气环境下,通过20~50次区熔以达到提纯要求.单晶生长采用直拉法,在高纯氢气环境下,沿[100]晶向生长,单晶有效长度>50 mm,有效直径>30 mm.采用浸蚀法测量位错密度,利用酸性腐蚀液腐蚀锗单晶片(100)晶面,读取位错腐蚀坑数量.结果显示,距单晶棒头部25、50和72 mm处的位错密度分别为2537、3425和4075 cm^(-2),表明在晶锭头部72 mm前,位错密度满足高纯锗探测器制备的要求.研究可为高纯锗单晶的制备提供参考.

摘要： 为了研究不同限束光阑准直器对测量结果的影响,使用MCNP5蒙卡模拟软件建立带准直器的高纯锗探测器模型.通过模拟分析准直器各项参数对高纯锗探测器测量X射线能谱的影响,确立了准直器的最佳尺寸,为实验室使用高纯锗探测器测量X射线能谱提供一定的参考依据.计算了透射等效孔径(TEA)准直器指标,分析了高纯锗探测器测量X射线得到的探测效率.结果表明:对于能量小于80 keV的低能量段X射线能谱测量,选择孔径小、屏蔽厚的准直器;对于80 keV以上中高能量段的X射线应选择较大孔径的准直器,以避免由于从铅准直器中产生小角散射线和铅的特征线而影响X射线能谱的质量.

摘要： 单能X射线光源是由X射线光机、双晶单色器、标准探测器以及准直系统组成.X射线光机产生的连续X射线,通过与双晶单色器发生布拉格衍射完成单色化,调节不同的特定布拉格角度得到能量范围30～160 keV的单能X射线.为了研究标定装置的能量展宽,需要对该装置产生的单能X射线的能量分辨率进行研究.结果 表明Si(220)晶体产生的单能X射线的能量分辨率为0.91％@30 keV和2.3％@70.6 keV,Si(551)晶体为1.97％@80.1 keV和3.45％@142.6 keV.使用这套装置对溴化镧晶体探测器的能量响应进行校准验证,实验发现该装置的能量分辨率良好,可以应用在多种类型探测器的标定实验、X射线质量衰减系数测量以及多层膜反射率测量等领域.

摘要： 环境中天然伽马射线主要来源于40K以及钍系、铀系和锕系.通过探测伽马射线来识别放射性核素并得到它们的相对含量,是核科学与核技术中的一个重要方法.利用高分辨的高纯锗探测器,北航以及国内部分高校已开设了鉴别环境中放射性核素的实验.在此基础上,本文进一步利用特征γ射线与递次衰变规律,对北航沙河校区土壤中的40 K、238 U和232 Th的相对含量进行了测量,结果与普查数据一致.

摘要： 介绍了高纯锗能谱仪系统的研制.项目突破了探测器级高纯锗单晶提纯、高纯锗探测器表面钝化保护、高计数率数字化多道分析器以及无源效率刻度等关键技术,研制出高纯锗能谱仪系统样机.开展了高纯锗能谱仪在核燃料包壳破损在线监测、中高放射性废物桶核素源项无损检测和材料点缺陷特性分析示范应用研究.性能测试表明:85％探测效率的能谱仪的能量分辨率为1.98 keV(1.33 MeV伽马射线),峰康比好于61.

摘要： 将统计性不确定度评价方法应用到高纯锗(HPGe)探测器参数的标定和修正工作中.结合蒙特卡洛模拟和统计性不确定度评价方法,分析探测器参数在探测效率模拟结果中的相对重要性,对重要参数同时进行多次简单蒙卡抽样,模拟计算探测器对多空间点、多γ源的探测效率,找出真实效率与模拟效率的最小偏差,即能确定最佳探测器参数.结果 表明,此方法修正探测器参数后,对60 Co,137 Cs,241 Am源在标定点的模拟效率与真实效率相对误差均小于0.5％,在3个验证点的模拟效率与真实效率相对误差均小于0.5％.

摘要： 设计并完成了用于高纯锗探测器的硅基低本底前端电路基板.结合装配需求、基板特征阻抗和工艺可行性完成了尺寸为15 mm×15 mm,包含14个通孔结构的硅基板设计.利用光敏性苯并环丁烯在硅基板上进行焊盘开窗,同时作为金属布线保护性介质.通过微纳加工工艺完成了硅基板的制备,通过ASIC芯片的引线键合、无源器件的表面贴装完成了封装.实验测试表明:硅基板功能良好、噪声水平优于有机基板、可以通过初步的可靠性测试(冷热冲击100个循环、高温储存72 h)、在连续8 h工作中稳定性良好.

摘要： 高纯锗探测器在核技术领域获得了广泛应用,为核技术发展起了重要促进作用.高纯锗探测系统在使用前都必须对不同γ能量的光子进行效率刻度,刻度的常规方法是使用多种人工放射性核素标准溶液源,制作与待测样品基质密度、几何形状、尺寸相同的标准源,而且样品密度、形状、尺寸发生任何改变,标准源必须重新制作,不仅费用高.而且使用的放射性核素半衰期大多较长,如60Co(5.26年)、133Ba(10.9年)、152Eu(13.2年)、137Cs(30.17年)、241Am(433年),废弃后会造成长期放射性污染.为此,作者团队经过五年多时间的研究,探索了对高纯锗探测器效率刻度的非常规技术方法,其特点是利用普通中子源就能活化产生的82Br、72Ga、160Tb与KCl相结合,对不同γ光子进行相对效和绝对效率刻度的技术方法,可避免或大大减少使用人工放射性标准溶液源以及对环境的污染,方法具有简便、准确、经济、环保、灵活等一系列突出优点.此方法目前在国内外相关领域尚没有公开报道,本人的研究工作具有独创性以及较高的实际应用价值和相关指导意义.

摘要： 作者团队经过五年多时间的研究，探索了对高纯锗探测器效率刻度的非常规技术方法，其特点是利用普通中子源就能活化产生的82Br、72Ga、160Tb与KCl相结合，对不同γ光子进行相对效和绝对效率刻度的技术方法，可避免或大大减少使用人工放射性标准溶液源以及对环境的污染，方法具有简便、准确、经济、环保、灵活等一系列突出优点。重点介绍了该方法的基本原理及关键技术，并用于土壤样品监测的三次可靠性检验比较，分析了方法利用的优缺点与相关问题。

摘要： 目前低能正负电子致原子内壳层电离的作用机制尚未完全清楚,需要可靠的电离截面实验数据来检验各理论模型.然而,已公布的低能正电子致原子内壳层电离截面实验数据非常缺乏,仅有的几个实验数据的可靠性也急需检验.在正电子致原子内壳层电离截面测量实验中,正电子束流稳定性及强度的在线获取是确保截面数据可靠的一个重要因素,他人已有的实验研究都是采用假定正电子束流稳定的离线法来获取截面测量中的正电子束流强度.本文发展了一种在线监测慢正电子束流稳定性和强度的方法,即使用HPGe(高纯锗探测器)探测器在线收集正电子在靶中湮灭产生的511keVγ光子计数率,并结合蒙特卡洛模拟的方法,以实时地准确获取实验中的正电子束流强度.为校核这一方法的可靠性,本文还由标准源绝对效率方法获得了正电子束流强度,两种方法之间的差异仅在10％以内.使用HPGe在线监测湮灭光子并结合蒙卡模拟的方法,得到了实验中正电子束流强度随测量时间的减弱程度,结果表明在低能正电子致原子内壳层电离截面测量实验中使用正电子束流强度的在线监测技术非常必要.

摘要： 本文采用相对测量技术,以活化法对13.4～14.8 Mev范围内的176Hf(n,2n)175Hf反应截面进行了测量。样品固定在距离D-T中子源20cm处的圆环的不同位置上进行中子辐照,采用93Nb(n,2n)92Nbm作为监测反应,活化产物采用高纯锗探测器进行了测量,所得14 MeV附近的176Hf(n,2n)175Hf反应截面实验值为(2 100±85)mb,对实验结果与公开文献值和ENDF/B6.8评价库数据进行了比对。

摘要： 荧光效率是X射线滤波荧光法测量实验中的重要参数.本文介绍了一套自行研制的X射线荧光效率标定系统,该系统引入X光机二次激发的特征X射线作为单色光源,设计了专用的标定靶室,采用具有高能量分辨的高纯锗探测器和多道仪作为光子计数的记录系统.最后,利用该系统给出了Cu片对两种不同能量X射线的荧光效率,并与理论值进行了比较.

摘要： 本文采用HPGe探测器实时收集了正电子碰撞厚Ti靶伴随产生的湮灭光子,并结合HPGe探测器对放置在碰撞点处22Na标准源产生的511keV湮灭光子的探测效率刻度值,得到了8～9.5keV正电子引起Ti原子内壳层电离截面实验中正电子束流强度的实时测量结果.结果表明,在实验测量的38h内,基于22Na标准源慢正电子束流装置产生的正电子束流强度不稳定,随时间的变化有着不同程度的衰减,且存在小幅度波动现象.因此,低能正电子致原子内壳层电离截面实验中应采用在线法获取慢正电子束流强度.

摘要： 本文采用HPGe探测器实时收集了正电子碰撞厚Ti靶伴随产生的湮灭光子,并结合HPGe探测器对放置在碰撞点处22Na标准源产生的511keV湮灭光子的探测效率刻度值,得到了8～9.5keV正电子引起Ti原子内壳层电离截面实验中正电子束流强度的实时测量结果.结果表明,在实验测量的38h内,基于22Na标准源慢正电子束流装置产生的正电子束流强度不稳定,随时间的变化有着不同程度的衰减,且存在小幅度波动现象.因此,低能正电子致原子内壳层电离截面实验中应采用在线法获取慢正电子束流强度.

摘要： 本文采用HPGe探测器实时收集了正电子碰撞厚Ti靶伴随产生的湮灭光子,并结合HPGe探测器对放置在碰撞点处22Na标准源产生的511keV湮灭光子的探测效率刻度值,得到了8～9.5keV正电子引起Ti原子内壳层电离截面实验中正电子束流强度的实时测量结果.结果表明,在实验测量的38h内,基于22Na标准源慢正电子束流装置产生的正电子束流强度不稳定,随时间的变化有着不同程度的衰减,且存在小幅度波动现象.因此,低能正电子致原子内壳层电离截面实验中应采用在线法获取慢正电子束流强度.

摘要： 本文采用HPGe探测器实时收集了正电子碰撞厚Ti靶伴随产生的湮灭光子,并结合HPGe探测器对放置在碰撞点处22Na标准源产生的511keV湮灭光子的探测效率刻度值,得到了8～9.5keV正电子引起Ti原子内壳层电离截面实验中正电子束流强度的实时测量结果.结果表明,在实验测量的38h内,基于22Na标准源慢正电子束流装置产生的正电子束流强度不稳定,随时间的变化有着不同程度的衰减,且存在小幅度波动现象.因此,低能正电子致原子内壳层电离截面实验中应采用在线法获取慢正电子束流强度.

摘要： 本文采用HPGe探测器实时收集了正电子碰撞厚Ti靶伴随产生的湮灭光子,并结合HPGe探测器对放置在碰撞点处22Na标准源产生的511keV湮灭光子的探测效率刻度值,得到了8～9.5keV正电子引起Ti原子内壳层电离截面实验中正电子束流强度的实时测量结果.结果表明,在实验测量的38h内,基于22Na标准源慢正电子束流装置产生的正电子束流强度不稳定,随时间的变化有着不同程度的衰减,且存在小幅度波动现象.因此,低能正电子致原子内壳层电离截面实验中应采用在线法获取慢正电子束流强度.

摘要： 本发明公开了一种探测器级高纯锗单晶籽晶及其制备方法和应用，涉及半导体核辐射探测材料技术领域。制备方法包括：将轴向为100晶向的圆柱形的锗单晶底面固定在砧板上；沿轴向切一刀切到锗单晶的底部；重复两次沿径向移动3mm后，沿轴向切一刀到距底部3mm处；沿径向移动3mm后，沿轴向切一刀切到锗单晶的底部，得到中间件；将中间件平放并固定到砧板上，将中间件一侧面的单晶片切断并取下；每间隔3mm沿着垂直于中间件底边的方向切割到中间件的底部，得到多个半成品；将半成品侧面的单晶片切断并取下；打磨半成品的两切割面；将半成品的尖端加工为圆柱形，头部加工为半球形，以得到籽晶。本发明制得的籽晶同轴性好、生产效率高及成品率高。

摘要： 本申请公开了一种高纯锗探测器和高纯锗探测器测试系统，本申请的基于ASIC前置放大器的高纯锗探测器，通过低温液体裸浸直接制冷的运行方式，在保证能量分辨率的同时有效地降低了探测器自身本底；本申请的高纯锗探测器测试系统，通过手套箱创造出的低水氧含量测试环境，实现了基于ASIC前置放大器的高纯锗探测器的低温液体裸浸直接制冷的运行方式，并可重复操作。

摘要： 本发明公开了一种高纯锗探测器用氧化锗粉制备装置及方法，涉及氧化锗技术领域，其中该方法实现以76GeF4为锗源制备76GeO2的路线，主要步骤包括；碱液辅助四氟化锗水解，离心分离和清洗，烘干和煅烧，最终的得到高纯氧化锗粉，制备工艺安全可控，反应过程中二次引入杂质少，经烘干煅烧后收率可达98％以上，最大程度上降低成本提高收率，并在最高350°C左右温度煅烧，降低后续还原工艺难度，并可推广到其它丰度四氟化锗富集产品的水解再利用。

摘要： 本申请公开了一种高纯锗探测器，包括：探测器本体；探测器壳体，探测器壳体设置在探测器本体的外侧，且与探测器本体间隔开，以形成第一真空腔；制冷组件，制冷组件包括内壳和设置在内壳外侧的外壳，内壳和外壳间隔开以形成第二真空腔，内壳限定出容纳液氮的容纳腔，外壳与探测器壳体固定连接，其中第一真空腔与第二真空腔通过封堵组件间隔。本申请的高纯锗探测器，将制冷组件与高纯锗探测器集成于一体，通过封堵组件将探测器本体的第一真空腔和制冷组件的第二真空腔分隔开，形成两个独立的真空腔室，既可以避免制冷组件内部材料释放的物质污染探测器本体内的核心部件，又可以对两个独立的真空腔室进行单独维护。

摘要： 本申请公开了一种高纯锗探测器，包括：晶体盒，所述晶体盒限定出容纳空间；前端电子学，所述前端电子学与所述晶体盒固定连接；高纯锗晶体，所述高纯锗晶体设置在所述容纳空间内，所述高纯锗晶体包括：第一区域和第二区域，在所述第一区域的外表面分布有第一电极，在所述第二区域的外表面分布有第二电极，其中所述前端电子学上设置有电极针，所述电极针的一端与所述第一电极接触，所述电极针的另一端与所述前端电子学的输入端电连接。根据本申请的高纯锗探测器，通过电极针与第一电极接触的方式，保证了高纯锗探测器稳定、可靠，既不损失探测效率，同时还能保证前端电子学的噪声性能不被劣化。

摘要： 本发明属于核物理试验应用领域以及信号采集与测控技术领域，具体涉及一种基于Pt100的高纯锗探测器保护系统。为了解决传统的基于人工观测输出波形来保护高纯锗探测器这一方式效率低响应慢的问题，通过从硬件方面设计改进了基于Pt100的温度测量电路、信号采集电路、高压控制电路，从软件方面设计了串口读写模式、高深度均值滤波算法。结果表明：此设计利用多级放大有效的抑制了本底噪声，分通道标定阈值降低引线电阻影响相对误差不超过0.5％；可调增益放大器与串口可以根据不同使用场景随时修改阈值，提升了抗干扰能力和设备的通用性。

摘要： 本申请公开了一种高纯锗探测器，包括：探测器本体；探测器壳体，探测器壳体设置在探测器本体的外侧，且与探测器本体间隔开，以形成第一真空腔；制冷组件，制冷组件包括内壳和设置在内壳外侧的外壳，内壳和外壳间隔开以形成第二真空腔，内壳限定出容纳液氮的容纳腔，外壳与探测器壳体固定连接，其中第一真空腔与第二真空腔通过封堵组件间隔。本申请的高纯锗探测器，将制冷组件与高纯锗探测器集成于一体，通过封堵组件将探测器本体的第一真空腔和制冷组件的第二真空腔分隔开，形成两个独立的真空腔室，既可以避免制冷组件内部材料释放的物质污染探测器本体内的核心部件，又可以对两个独立的真空腔室进行单独维护。

摘要： 本发明公开一种基于高纯锗探测器的辐射剂量率测量系统，包括：测量单元、模拟单元、对比分析单元、数据处理单元；测量单元用于对辐射源的能谱进行能谱测量实验，获得辐射源的真实能谱；模拟单元用于对能谱测量实验进行蒙特卡洛模拟，获得辐射源的模拟能谱，模拟单元还基于参数优化后的蒙特卡洛模拟实验在不同能量下对辐射源进行模拟，获得辐射源的连续能谱；对比分析单元用于对比并分析真实能谱和模拟能谱，并对蒙特卡洛模拟实验进行参数优化；数据处理单元用于根据连续能谱进行能谱剂量转换，基于能谱剂量转换获得辐射剂量率。本发明能够通过对辐射源的能谱测量，并结合蒙特卡洛模拟技术准确的得到能谱‑剂量转换函数，进而获得辐射剂量率。

摘要： 本实用新型公开了一种高纯锗探测器的高纯锗深孔锂蒸发设备，包括设置在底板上的高纯锗单晶，在高纯锗单晶的上方设置有可以移动的挡板，在挡板的上方设置有表面缠绕锂丝的钨丝电极，所述钨丝电极的位置与高纯锗单晶内孔位置对应，钨丝电极与高纯锗单晶之间通过一升降装置使得：钨丝电极沿高纯锗单晶内孔上下方向进行相对运动。本实用新型通过升降装置，实现钨丝电极沿高纯锗单晶内孔方向进行相对运动，与现有技术相比，锂丝进入内孔后，蒸发在锗单晶中孔内表面的均匀度明显提高。

摘要： 本实用新型公开一种基于高纯锗探测器的辐射剂量率测量系统，包括：测量单元、模拟单元、对比分析单元、数据处理单元；测量单元用于对辐射源的能谱进行能谱测量实验，获得辐射源的真实能谱；模拟单元用于对能谱测量实验进行蒙特卡洛模拟，获得辐射源的模拟能谱，模拟单元还基于参数优化后的蒙特卡洛模拟实验在不同能量下对辐射源进行模拟，获得辐射源的连续能谱；对比分析单元用于对比并分析真实能谱和模拟能谱，并对蒙特卡洛模拟实验进行参数优化；数据处理单元用于根据连续能谱进行能谱剂量转换，基于能谱剂量转换获得辐射剂量率。本实用新型仅通过一个高纯锗探测器就能实现辐射源测量，而且降低了能源浪费以及工作人员在实验中受到辐射的风险。