环境辐射监测中γ谱仪无源效率刻度方法探讨

　　对核电站周围的环境辐射监测涉及多种介质。如沉降物、气溶胶、土壤、农畜产品、海产品等。多种γ核素如131I、137Cs、60Co、110mAg等。利用γ谱仪测量是一种有效而普遍使用的方法。γ谱仪用户在进行核素活度测量时都会面临效率刻度这一关键的问题。目前国内大部分科研、教学、企业等都采用相同样品介质几何形状,添加标准物质的传统方法对高纯锗谱仪进行刻度。这种方法操作复杂,误差难以评估,同时:

　　(1)标准样品需要特殊申报、保管、处置,制备复杂、时间长、价格昂贵。

　　(2)刻度程序耗费时间,测量样品与标准样品存在几何形状差异,密度差异,会产生误差,修正烦琐,复杂几何形状的标准样品难以或无法制备。

　　(3)标准样品的放射性衰变,需要定期检测。

　　无源效率刻度方法是通过计算的方法得到能量与测量效率之间的关系曲线,是放射性活度测量领域的一种理想方法,可以在很大程度上克服体源刻度的一些缺陷,具有一定的优势,本文对无源刻度方法的理论模型及实验验证进行论述。

　　1　实验设备

　　无源效率刻度验证实验所使用的设备为美国Canberra公司的数字化插件式HPGeγ多道谱仪,型号为GC8021,技术参数为80%相对效率(相对于标准的φ7.62×7.62cm圆柱型NaI(Tl)闪烁体对60Co的1.33MeVγ射线并且源到探测器的距离为25cm时的探测效率),能量分辨率为2.1MeV。获取和分析程序为Can-berra公司的Genie-2000版本为3.0B。

　　2　无源效率刻度及其验证方法

　　2·1　无源效率刻度的理论模型和厂家验证

　　2.1.1无源效率刻度的理论模型和方法

　　无源效率刻度的方法是首先选择能量。对所测放射体源进行分割,形成大量的体源放射源模拟作为点源处理,对点源(小体源)相对探测器的效率进行积分计算,并考虑以下校正因素:体源本身的衰减、在射线路径上的容器和其他材料导致的衰减、探测器准直器的衰减。然后对体源进一步细分,并进行积分计算,直到结果收敛为止。最后对所有能量重复以上的过程,再对所有体源重复以上过程,通过计算得到能量效率曲线。

　　方法的核心在于对探测器的表征和验证,用户购买的某探测器和无源效率刻度模型软件,软件包含各种探测器的参数和材料的吸收系数等,在后期可以将所购买的探测器表征数调入模型软件进行某探测器空间模型的建立。为了保证测量的可溯源性和准确性,厂家会针对用户所购买的探测器进行表征(即利用探测器对多核素点源的测量建立其空间模型数据库)同时对该探测器进行实际验证,并将表征结果、验证结果与模型软件提供给用户。而对于早期型号的未能表征的探测器,厂家也提供了部分标准尺寸的探测器表征数据库供用户选择使用,但拟合的相对误差会较大一些。探测器的表征方法: