[發明專利]一種可同時測量β、γ能譜的層疊型閃爍體探測器的測量方法

有效

• 申請號: 201610231731.6
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN107300712B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 陳立;張慶利;唐智輝;韋應靖;李強;王明亮;楊波;以恒冠;王勇;馮梅;崔偉;商潔;牛蒙青;方登富
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院;清華大學
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36;G01T1/38
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發明涉及一種可同時測量β、γ能譜的層疊型閃爍體探測器的測量方法，所述探測器具有一端開口的外殼及密封所述開口的鋁化聚酯膜，所述外殼內具有三層閃爍晶體結構及光電倍增模塊，所述光電倍增模塊收集所述三層閃爍晶體結構產生的閃爍光子并生成信號。所述方法通過分析光電倍增模塊中光電倍增管的陽極輸出脈沖的形狀，對入射粒子發生的能量沉積情形進行識別，取其特征量，判斷脈沖中是否含有特定晶體產生的波形，最終實現對粒子類型的甄別。本發明能實現對100keV～3.5MeV能量范圍內的β、γ粒子類型甄別，只需進行一次測量，可分別獲取混合場中β能譜和γ能譜。對混合場中輻射源項識別和輻射防護措施設計有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種可同時測量β、γ能譜的層疊型閃爍體探測器的測量方法，屬于β能譜測量、γ能譜測量、混合輻射場粒子甄別技術領域。

背景技術

在核設施場所中，往往同時存在多種類型的輻射粒子(β、γ、n等)；由于放射性核素發生β衰變往往會伴隨發射出γ射線，因此β、γ混合輻射場是一種很常見的混合場。能量相同的β射線穿透能力遠不及γ射線，因此需要分別測量混合場中的β、γ能譜信息，以便采取合理防護措施。

想要分別獲取混合場中的β能譜和γ能譜，關鍵點和難點都是實現β、γ粒子的甄別。一方面，β、γ粒子具有類似的輻射靈敏性，用于測量β粒子的探測器對γ粒子也有較大的響應；反之，用于測量γ粒子的探測器也能對β粒子產生響應。另一方面，β射線的本質是電子，而γ光子通過光電效應、康普頓效應和電子效應產生電子，最終也是由電子在探測器晶體中實現沉積能量的，而這三種效應的時間極快，因此β、γ射線在探測器晶體中產生的信號形狀非常相似，不能用傳統的脈沖形狀甄別方法進行甄別。

傳統的β、γ粒子甄別方法是兩次測量法，即首先用探測器測量混合場中的β、γ疊加能譜，然后在探頭前方安裝較厚的屏蔽體，阻止β射線進入探測器晶體，測得γ能譜，最后兩次測量結果相減，得到β能譜。兩次測量法有諸多缺點：測量時間長，工作人員會受到兩倍劑量；對輻射場穩定性要求高；第二次測量時安裝的屏蔽塊會改變探測器對γ的響應，測量結果準確度低等。

發明內容

為解決以上問題，本發明的目的是提供一種可同時測量β、γ能譜的層疊型閃爍體探測器的測量方法，能實現對100keV～3.5MeV能量范圍內的β、γ粒子類型甄別，只需進行一次測量，可分別獲取混合場中β能譜和γ能譜。

具體的，本發明提供一種可同時測量β、γ能譜的層疊型閃爍體探測器的測量方法，所述探測器具有一端開口的外殼及密封所述開口的前窗，所述外殼內具有三層閃爍晶體結構及光電倍增模塊，所述方法通過分析所述光電倍增模塊中光電倍增管的陽極輸出脈沖的形狀，并識別入射粒子發生的能量沉積情形，取其特征量，判斷脈沖中是否含有特定晶體產生的波形，最終實現對粒子類型的甄別；

所述情形包括：情形1為入射粒子只在第一層晶體中沉積能量，情形2 為入射粒子在第一層和第二層晶體中都沉積能量，情形3為入射粒子只在第二層晶體中沉積能量，情形4為入射粒子在第一層和第三層晶體中都沉積能量，情形5為入射粒子在第二層和第三層晶體中都沉積能量，情形6為入射粒子在所有三層晶體中都沉積能量，情形7為入射粒子只在第三層晶體中沉積能量；

所述方法包括以下步驟：

(1)以觸發之前連續100次采樣信號的平均值B為信號基線，并對采樣信號進行去基線處理；

(2)尋找觸發信號的峰值P和峰位P_pos；

(3)尋找峰位P_pos前信號第一次到達峰值1/10高度時的位置B_pos；

(4)獲取峰位后第3～9次信號的平均值為V0；獲取峰位后第10～49 次信號的平均值為V1；獲取峰位后第50～99次信號的平均值為V2；獲取峰位后第100～149次信號的平均值為V3；

(5)定義并計算甄別因子step＝P_pos–B_pos；