atom header radiation sign
english
sitemap

Калибровка HPGe детекторов по эффективности в точечной и объемной геометрии с учетом каскадного суммирования гамма-квантов.

Ниже описана калибровка по эффективности детекторов ORTEC GEM-30185 (относительная эффективность 33%) и CANBERRA GC 130210 (относительная эффективность 130%), используемых в спектрометрической лаборатории низкофоновых измерений ЛРК-1 МИФИ в точечной и объемной геометрии. Калибровка проводилась с использованием программно-методического комплекса GeSAS.

Для проведения калибровки была разработана специальная методика оценки и учета эффектов каскадного суммирования гамма-квантов, которое особенно сильно проявляется в описываемых геометриях. Эта методика реализована в программном коде SAS CoincCorrecnion. Входными параметрами программы являются параметры калибровочной кривой по эффективности, параметры калибровочной кривой по полной эффективности и схемы распада каждого нуклида. Программа рассчитывает коэффициенты коррекции чувствительностей для каждой гамма-линии, а также чувствительности суммарных линий источника.

Калибровка детектора ORTEC GEM-30185 проведена для точечного источника, расположенного непосредственно на крышке детектора на его оси. Для калибровки использовались источники 22Na, 54Mn, 57Co, 60Co, 65Zn, 106Ru, 109Cd, 133Ba, 137Cs, 139Ce, 144Ce, 152Eu, 153Gd, 182Ta, 226Ra, 241Am с известными активностями.

Калибровка детектора CANBERRA GC 130210 проведена в двух геометриях: для точечного источника, расположенного непосредственно на крышке детектора на его оси, и в геометрии объемного источника 70х6 мм на поверхности детектора на его оси (далее геометрия XTBT). Для калибровки детектора CANBERRA GC 130210 в точечной геометрии использовались те же точечные источники, что и для детектора ORTEC GEM-30185. Для калибровки детектора CANBERRA GC 130210 в объемной геометрии использовались насыпные источники 133Ba, 137Cs, 152Eu, 232Th и 40K с известной удельной активностью и источник в геометрии XTBT с известными активностями входящих в его состав радиоактивных нуклидов 210Pb, 241Am, 109Cd, 57Co, 137Cs, 54Mn, 65Zn и 60Co.

В качестве примеров на рисунках 1-3 представлены результаты калибровок для детекторов ORTEC GEM-30185 и CANBERRA GC 130210. Хорошо видно, что эффекты каскадного суммирования гамма-квантов могут вносить существенные искажения в получаемые результаты. В отдельных случаях искажения могут оставлять более, чем порядок величины (рисунок 1.1). На всех рисунках приведен коридор ошибок расчетной кривой эффективности на уровне доверительной вероятности 95%.

В качестве примера в таблице 1 представлены расчетные значения чувствительностей детектора ORTEC GEM-30185 в точечной геометрии для наиболее сильных линий 182Ta с учетом и без учета эффектов каскадного суммирования.

Из таблицы 1 и калибровочных кривых видно, что без учета эффектов каскадного суммирования гамма-квантов, расчетные значения эффективностей могут более, чем на порядок отличатся от экспериментальных значений эффективностей.

Разработанная методика коррекции каскадного суммирования устраняет эти недостатки и позволяет не ограничиваться при калибровках «некаскадными» радионуклидами, т.е. использовать большое количество источников и тем самым повышать точность калибровки HPGe детекторов по эффективности и расширять ее энергетический диапазон. Помимо этого, методика позволяет вычислять чувствительности суммарных гамма-линий, для которых нет табличных значений квантовых выходов. Однако эти линии встречаются в реальных спектрах и в некоторых случаях их чувствительности необходимо определять. (Например, для оценки их вклада в измеряемый пик, если его энергия совпадает с суммарной линией мешающего нуклида).

Избавиться от эффектов каскадного суммирования при измерении проб можно путем увеличения расстояния источник-детектор. Однако в этом случае в несколько раз уменьшается эффективность регистрации спектрометра и для набора нужной статистики в пике необходимо в несколько раз увеличивать время экспозиции. Поэтому применение такой методики калибровки детектора по эффективности с учетом эффектов каскадного суммирования позволяет также в несколько раз сократить время измерения проб.

Таблица 1. Чувствительности детектора ORTEC GEM-30185 для точечного источника 182Ta, расположенного на поверхности детектора на его оси.
Еγ, кэВ

Квантовый

выход, %

Чувствительность

(без коррекции), 1/расп*1000

Чувствительность

(с коррекцией), 1/расп*1000

Чувствительность (эксперимент)

1/расп*1000

Коэффициент коррекции с погрешностью %

100.11

13.96

20.2 ± 5.4 %

14.8 ± 5.5 %

11.1±3.1%

0.7318 ± 1.2%

113.67

1.88

3.02 ± 4.5 %

2.16 ± 4.7 %

1.50±3.2%

0.7145 ± 1.2 %

116.42

0.43

0.695 ± 4.4 %

0.517 ± 4.6 %

0.467±3.6%

0.7434 ± 1.1 %

152.43

6.94

11.1 ± 3.8 %

8.64 ± 4.0 %

8.17±3.1%

0.7804 ± 1.2 %

156.39

2.64

4.18 ± 3.7 %

3.16 ± 3.9 %

3.13±3.1%

0.7579 ± 1.0 %

167.86

-

-

0.281 ±10.7 %

0.168±7.1%

-

179.39

3.08

4.52 ± 3.6 %

3.29 ± 3.8 %

3.01±3.1%

0.7282 ± 1.3 %

198.35

1.44

1.98 ± 3.5 %

1.52 ± 3.7 %

1.47±3.2%

0.7698 ± 1.3 %

222.11

7.50

9.44 ± 3.3 %

7.27 ± 3.5 %

7.50±3.1%

0.7707 ± 1.1 %

229.32

3.85

4.72 ± 3.3 %

3.35 ± 3.5 %

3.13±3.1%

0.7094 ± 1.1 %

252.54

-

-

0.146 ± 6.7 %

0.100±7.9%

-

264.08

3.61

3.95 ± 3.0 %

3.09 ± 3.3 %

3.07±3.1%

0.7807 ± 1.3 %

266.10

-

-

0.128 ± 7.5 %

0.130±5.2%

-

322.22

-

-

0.222 ± 6.4 %

0.212±4.6%

-

329.43

-

-

0.102 ± 6.4 %

0.098±6.3%

-

331.83

-

-

0.220 ± 7.3 %

0.190±4.9%

-

451.43

-

-

0.117 ± 4.8 %

0.119±6.8%

-

928.00

0.60

0.223 ± 2.8 %

0.160 ± 3.0 %

0.148±6.8%

0.7181 ± 1.1 %

1001.70

2.06

0.709 ± 2.9 %

0.440 ± 3.2 %

0.420±4.0%

0.6200 ± 1.4 %

1113.40

0.45

0.139 ± 3.1 %

0.103 ± 3.3 %

0.090±6.7%

0.7434 ± 1.0 %

1121.31

34.94

10.8 ± 3.1 %

9.23 ± 3.2 %

8.77±3.1%

0.8578 ± 0.7 %

1189.06

16.25

4.72 ± 3.3 %

4.72 ± 3.8 %

4.80±3.1%

0.9985 ± 1.9 %

1221.41

27.00

7.64 ± 3.3 %

7.12 ± 3.5 %

6.89±3.1%

0.9317 ± 1.1 %

1231.02

11.40

3.20 ± 3.4 %

2.54 ± 3.5 %

2.62±3.1%

0.7938 ± 1.1 %

1257.42

1.44

0.397 ± 3.4 %

0.378 ± 3.5 %

0.425±3.3%

0.9534 ± 0.8 %

1273.74

0.65

0.177 ± 3.4 %

0.371 ± 4.4 %

0.351±3.4%

2.102 ± 2.8 %

1289.16

1.35

0.363 ± 3.5 %

0.747 ± 6.2 %

0.722±3.2%

2.059 ± 5.2 %

1373.84

0.22

0.055 ± 3.7 %

0.207 ± 4.9 %

0.204±3.5%

3.751 ± 3.2 %

1387.41

0.07

0.018 ± 3.7 %

0.142 ± 4.9 %

0.145±3.9%

7.988 ± 3.2 %

1453.13

0.03

0.007 ± 3.9 %

0.269 ± 4.8 %

0.306±3.3%

39.20 ± 2.8 %

003
006
Рисунок 1. Эффективность регистрации детектора ORTEC GEM-30185 для точечного источника на поверхности детектора на его оси:
1 - без коррекции на каскадные совпадения гамма-квантов;
2 - с коррекцией на каскадные совпадения гамма-квантов.

009
012
Рисунок 2. Эффективность регистрации детектора CANBERRA GC 130210 для точечного источника на поверхности детектора на его оси:
1 - без коррекции на каскадные совпадения гамма-квантов;
2 - с коррекцией на каскадные совпадения гамма-квантов.

014
017
Рисунок 3. Эффективность регистрации детектора CANBERRA GC 130210 для объемного источника 70х6 мм на поверхности детектора на его оси:
1 - без коррекции на каскадные совпадения гамма-квантов;
2 - с коррекцией на каскадные совпадения гамма-квантов.

Вернуться на главную страницу...