[发明专利]一种刻度氙气样品HPGe探测效率的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测技术方法，具体涉及了¹³³Xe气体的探测效率面源效率刻度技术及放射源的级联符合相加效应的校正技术。

背景技术

全面禁止核试验条约主要使用放射性核素监测来履约和监测各种核试验。在一次核爆中，将会大量产生四种放射性氙同位素：^131mXe(t_1/2=11.84d),¹³³Xe(t_1/2=5.243d),^133mXe(t_1/2=2.19d),¹³⁵Xe(t_1/2=9.14h)，这些核素由于其半衰期较长，在核爆几天内还是比较容易被探测到，国际上重点关注的气体核素为¹³³Xe气体，因此对其监测的技术手段成为各国研究的重点内容。一般测量¹³³Xe气体采用β-γ符合法、HPGeγ能谱分析法。β－γ符合法采用了符合技术，有效降低了环境放射性本底影响，系统的探测限较高。测量放射性气体氙时，气体会通过扩散作用附集在探测器内壁，难以清除干净，形成所谓的“记忆效应”，从而极大地影响β－γ符合法测量放射性氙的灵敏度。HPGeγ能谱直接用于氙同位素四种核素的测量，且能量分辨率也比较高，是比较成熟的技术，适合现场测量；相对β-γ符合设备它具有结构简单、操作简单等特点，缺点是探测灵敏度没有β-γ符合高。

放射性氙的全能峰的HPGe效率刻度一般有几种方法：

一、制作放射性氙同位素标准源进行效率刻度，该方法的优点可使其与样品形状相同，但它的缺点是氙同位素半衰期较短，对源的活度要求非常高。

二、使用低密度材料，发射多种能量射线的混合源，被做成样品形状，使用这些源刻度得到的效率曲线可得到未知氙的探测效率。该方法的不足是射线存在自吸收问题，只是一种近似实验模拟技术。

三、使用蒙卡模拟来获得探测效率，这种方法需知道探测器特性的全面知识，尤其锗晶体的灵敏体积。生产厂家一般不能提供晶体死层信息，因此用户需要对晶体死层进评估，存在较大的不确定度。

实际工作中¹³³Xe气体源只有5天左右的半衰期，制作标准气体源对探测器进行效率刻度是比较麻烦的。借助以上方法的优点，本发明使用半衰期为10年左右的¹³³Ba面源来替代¹³³Xe进行氙气刻度。由于¹³³Ba核素存在严重的符合相加效应，不能直接得到其81keV能峰的净计数，需要进行符合相加校正。

在原子核的级联衰变中，发射一个粒子后，立即又发射一个或多个同类型或其他类型的粒子，因原子核激发态的寿命很短（通常在10^-8～10^-21S），可以把两个或多个粒子看成是同时发射的衰变事件，探测器记录的是其能量叠加后的能峰。通常解决这类核素的测量问题一般使用符合方法，最常用的测量装置为4πβ—γ符合测量装置。通常是采用HPGe等单探测器系统进行远距离测量分析。符合相加校正国外一般根据核素的衰变，跟踪所有衰变路径和可能形成的峰几率，建立了转变几率矩阵方程，通过解方程得到了符合校正因子。本发明对于面源的符合相加进行了专门的实验设计安排，¹³³Ba面源上方放置¹³⁷Cs点源，利用¹³⁷Cs/¹³³Ba峰效率比值随高度变化的规律，进行符合相加校正，得到了满意的结果，该技术方法对于其他具有符合相加效应的核素具有通用性。

本发明发明实现了¹³³Ba面源刻度¹³³Xe气体源的面源积分刻度和面源效率转移刻度两种面源刻度技术，两种技术方法可以同时完成刻度工作，也可单独完成刻度工作。刻度完成后即可对样品进行测量分析得到样品的放射性活度浓度值。

发明内容

本发明目的是提供一种采用¹³³Ba面源模拟刻度¹³³Xe样品HPGe探测效率的方法，其解决了现有探测效率刻度方法对源的活度要求非常高、射线存在自吸收问题、存在较大的不确定度的技术问题。

本发明的技术解决方案是：