基于点源效率函数的氙气源虚拟点源刻度装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种基于点源效率函数的氙气源虚拟点源刻度装置，包括放射性氙气体体源、标准混合点源、探测器；所述放射性氙气体体源位于探测器的正上方不同高度；所述标准混合点源位于探测器的正上方相应高度；所述标准混合点源发射射线能量必须覆盖或接近放射性氙气体体源发射射线能量。本发明选用长半衰期的170T m点源放置在短半衰期的133Xe及其同位素气体体源的虚拟点位置来进行模拟刻度放射性133Xe气体源的效率，可以解决实际工作中有些标准133Xe及其同位素半衰期较短而无法使用较长时间的问题。
【专利说明】基于点源效率函数的氙气源虚拟点源刻度装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于辐射探测技术，具体涉及探测器点源效率函数刻度技术及放射源的虚 拟点源技术。
【背景技术】
[0002] 测量氙气体通常采用平面HPGeγ能谱法。HPGeγ能谱法则由氙同位素特征γ射 线确定活度，此法设备简单，能量分辨率高，被各国核素实验室广泛使用，而HPGeγ能谱法 的关键是确定探测器对氙气放射源的探测效率。
[0003] 中国发明专利201310617130. 5-种刻度氙气样品HPGe探测效率的方法及装置和 201310294436. 1面源自动模拟刻度气体源探测效率方法及装置系统，主要使用面源刻度放 射性氙气体体源效率，使用面源的缺点是其直径必须和要模拟的气体源直径一致，且只能 模拟固定形状的气体体源例如圆柱形气体体源，同时制作面源其均匀性要求也较高，制作 成本较高。
[0004] 中国发明专利201410264382. 9采用虚拟源模拟刻度探测器探测效率的方法及装 置，提出了虚拟点源和虚拟面源刻度放射性氙气体体源的理论，但是没有很好地解决虚拟 源位置的确定方法。该专利主要通过制作标准气体体源和蒙卡模拟来找到虚拟源位置，制 作标准放射性气体体源成本很高，使用寿命也很短，蒙卡模拟由于计算参数无法保障导致 计算误差较大，且它不能替代日常的效率刻度工作。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是提出一种基于点源效率函数的放射性氙气体的虚拟点源刻度方法， 其实现了无源效率刻度，减少了工作环节和购源费用。
[0006] 本发明的技术解决方案是：
[0007] -种基于点源效率函数的氙气源虚拟点源刻度装置，其特殊之处是：包括放射性 氙气体体源1、标准混合点源2、探测器3 ;所述放射性氙气体体源1位于探测器3的正上方 不同高度；所述标准混合点源2位于探测器3的正上方相应高度；所述标准混合点源2发射 射线能量必须覆盖或接近放射性氙气体体源1发射射线能量。
[0008] 上述放射性氙气体体源1包括5个Φ75πιπι聚乙烯样品盒，高度分别为P= 5、10、 15、20、25mm;所述样品盒半径上从中心到边缘六等分；若样品盒为空，则有3.Omm的吸收 层，若样品盒内有氙气体，则样品盒底为I. 14mm厚的碳纤维。
[0009] 所用标准混合点源包含的核素为241Am(589. 2Bq)、137Cs(469. 7Bq)和 60Co(360.IBq) 〇
[0010] 上述探测器3为超低本底HPGeγ谱仪系统。
[0011] 一种基于点源效率函数的氙气体虚拟点源刻度方法，包括以下步骤：
[0012] 1】获取r= 0时点源探测效率与其高度的拟合函数：
[0013] 将标准混合点源2置于探测器上表面对称中心轴上不同位置，获取其探测效率， 得到r=O时点源探测效率与其高度的拟合函数：
[0014] ε ρ(Εγ, r = 0, h) = (a3h2+a4h+a5)(I)
[0015] 式中，a3、a4、a5*r=0时的点源峰效率实验值和高度根据最小二乘法拟合得到；
[0016] 2】获取放射性氙气体体源1的探测效率εv的点源效率函数的积分值
[0017] 设放射性氙气体体源1的样品体积为V，高度为H，半径为R，则能量为Εγ的γ射 线峰探测效率εν(Εγ，Η)为体积元的γ峰效率ep(EY，r，h)的积分：
[0018]
【权利要求】
1. 一种基于点源效率函数的氙气源虚拟点源刻度装置，其特征在于： 包括放射性氙气体体源（1)、标准混合点源（2)、探测器（3);所述放射性氙气体体源 (1)位于探测器（3)的正上方不同高度；所述标准混合点源（2)位于探测器（3)的正上方 相应高度；所述标准混合点源（2)发射射线能量必须覆盖或接近放射性氙气体体源（1)发 射射线能量。
2. 根据权利要求1所述的基于点源效率函数的氙气体虚拟点源刻度装置，其特征在 于： 所述放射性氙气体体源（1)包括5个〇75mm聚乙烯样品盒，高度分别为P= 5、10、15、 20、25mm;所述样品盒半径上从中心到边缘六等分；若样品盒为空，则有3.Omm的吸收层，若 样品盒内有氙气体，则样品盒底为1. 14mm厚的碳纤维。
3. 根据权利要求1或2所述的基于点源效率函数的氙气体虚拟点源刻度装置，其特征 在于： 所用标准混合点源⑵包含的核素为241Am(589. 2Bq)、mCs(469. 7Bq)和 60C〇 (360.lBq) 〇
4. 根据权利要求3所述的基于点源效率函数的氙气体虚拟点源刻度装置，其特征在 于：所述探测器（3)为超低本底HPGey谱仪系统。
5. -种基于点源效率函数的氙气体虚拟点源刻度方法，其特征在于：包括以下步骤： 1】获取r= 0时点源探测效率与其高度的拟合函数： 将标准混合点源（2)置于探测器上表面对称中心轴上不同位置，获取其探测效率，得 到r= 0时点源探测效率与其高度的拟合函数：
式中，a3、a4、a5*r= 0时的点源峰效率实验值和高度根据最小二乘法拟合得到； 2】获取放射性氙气体体源（1)的探测效率ev的点源效率函数的积分值 设放射性氙气体体源（1)的样品体积为V，高度为H，半径为R，则能量为￡7的Y射线 峰探测效率ev (Ey，H)为体积元的y峰效率ep (Ey，r，h)的积分：
3】计算探测器（3)对混合点源（2)的探测效率ep(EY，r，h): 对任一高度h，标准混合点源（2)效率与r的关系用高斯函数拟合，高斯峰址在r= 0 处，由⑵式得式（3):
式中： ep(Ey,r= 0,h)是r= 0时的峰效率；r(h)是高斯函数的半高宽； EYSY射线能量； r是混合点源（2)到探测器（3)轴线距离；h是混合点源⑵到探测器（3)表面距离； 4】获得虚拟点源位置： 根据放射性氙气体体源（1)的探测效率ev等于虚拟点源效率，计算得出虚拟点源的 位置，用公式可表示为：
5】进行刻度工作： 选用17°Tm点源放置在氙气样品的虚拟点位置来替代放射性氙气体体源完成探测效率 刻度工作。
6. 根据权利要求5所述的基于点源效率函数的氙气体虚拟点源刻度方法，其特征在 于： 所用标准混合点源包含的核素为241Am(589. 2Bq)、137Cs(469. 7Bq)和6°Co(360.lBq)。
7. 根据权利要求5所述的基于点源效率函数的氙气体虚拟点源刻度方法，其特征在 于： 所述放射性氙气体体源（1)包括5个〇75mm聚乙烯样品盒，高度分别为P= 5、10、15、 20、25mm;所述样品盒半径上从中心到边缘六等分；若样品盒为空，则有3. 0mm的吸收层，若 样品盒内有氙气体，则样品盒底为1. 14mm厚的碳纤维。
【文档编号】G01T1/167GK104483698SQ201410850162
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】田自宁, 欧阳晓平, 张显鹏, 刘林月, 陈亮, 刘金良, 金鹏 申请人:西北核技术研究所