1 合肥工业大学 物理学院，安徽 合肥 230601
2 中国科学技术大学 核科学技术学院，安徽 合肥 230031
3 福建省辐射环境监督站，福建 福州 350013
NaI(TI)探测器是典型的闪烁体辐射探测器，其探测过程涉及辐射能量沉积、可见光信号产生与输运、光电转换与信号处理等物理过程。首先利用蒙特卡罗方法、Birks公式及射线追迹程序，开展了射线粒子在晶体中转为可见光输出过程的计算分析，并结合光电倍增管和信号处理电路的指标参数进行模拟仿真，得出探测器最终输出的脉冲电压信号参数；然后，在137Cs源辐射场中采用Φ50 mm×50 mm NaI(TI)晶体耦合光电倍增管开展实验验证，实验测得探测器输出脉冲信号的上升/下降时间比为0.39，与模拟计算数值0.36相比，相差约7.69%，表明模拟计算模型的输出结果与实测数据基本符合，初步证明了论文的模拟计算模型及计算分析过程的正确性。论文提出的方法，对于深入理解辐射粒子激发的荧光可见光在晶体闪烁体中的传输规律和闪烁体辐射探测器系统的优化设计，具有一定参考意义。
辐射探测 NaI(TI)晶体 蒙特卡罗 可见光传输 radiation detection NaI (TI) crystal Monte Carlo transport of visible light
1 安徽大学物理与光电工程学院合肥 230601
2 安徽省辐射环境监督站合肥 230071
3 哈尔滨工程大学核科学技术学院哈尔滨 150001
4 黑龙江省原子能研究院哈尔滨 150081
本文基于Φ7.5 cm×7.5 cm NaI（Tl）探测器，开展测量γ射线空气吸收剂量率方法的研究。使用蒙特卡罗方法对NaI（Tl）探测器进行仿真模拟，获取探测器50 keV~2.5 MeV能量范围的γ射线能谱图。利用G（E）函数对放射源空气吸收剂量率进行计算，求解G（E）函数时考虑Kmax与优化因子M对其计算空气吸收剂量率产生的影响，对G（E）函数的求解进行优化以提高计算精度。经过优化的G（E）函数计算的空气吸收剂量率与理论标准值相对偏差S低于±1%。最后经过实验测量对比发现，G（E）函数空气吸收剂量率计算结果与剂量率仪测量结果相对偏差小于±10%，说明经过优化得到的NaI（Tl）探测器G（E）函数值可以用于空气吸收剂量率的测量应用。
NaI（Tl）探测器 G（E）函数 空气吸收剂量率 NaI(Tl) detector G(E) function Air absorbed dose rate 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(5): 050701
1 上海理工大学, 上海 200082
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201899
3 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
具有中子-伽马双模探测能力的卤化物闪烁晶体在辐射探测领域展现出广阔的应用前景。本文使用布里奇曼法生长得到高光学质量的NaI∶Tl和NaI∶Tl,Li闪烁晶体, 并系统研究了不同Li浓度掺杂NaI∶Tl晶体的光致激发和发射光谱、时间分辨光致发光曲线、X射线辐照发光光谱、伽马射线激发能谱, 以及中子-伽马甄别性能。研究表明, NaI∶Tl晶体和NaI∶Tl,Li晶体在X射线激发下的发光峰位于345和410 nm, 均来源于Tl+的sp-s2跃迁发光。随着Li浓度的增加, 晶体的光产额由41 000 photons/MeV下降到23 000 photons/MeV, 662 keV处的能量分辨率由7.0%劣化到9.6%。1%Li(原子数分数)掺杂的NaI∶Tl晶体具有最优的中子-伽马脉冲形状甄别(PSD)性能, 品质因子(FoM)值达到4.56。
闪烁晶体 布里奇曼法 sp-s2跃迁 中子-伽马甄别 NaI∶Tl,Li NaI∶Tl,Li scintillation crystal Bridgman method sp-s2 transition neutron-gamma discrimination.
1 燕山大学信息科学与工程学院，河北省特种光纤与光纤传感实验室，秦皇岛 066004
2 秦皇岛本征晶体科技有限公司，秦皇岛 066000
3 江苏布拉维光学科技有限公司，张家港 215600
4 燕山大学环境与化学工程学院，河北省应用化学重点实验室，秦皇岛 066004
采用坩埚下降法，生长了体积为4 L的大尺寸NaI(Tl)晶体。对晶体进行X射线粉末衍射、紫外可见近红外透射光谱测试，结果表明，生长的晶体具有单一的物相，在600~1 600 nm的透过率高于75%。电感耦合等离子体发射光谱测试结果表明，晶体中的Tl离子浓度从头部到尾部逐渐增加。经过锻压、切割、打磨、抛光、封装等工序将NaI(Tl)晶体毛坯制成100 mm×50 mm×400 mm的方形晶体。闪烁性能测试结果表明，在137Cs放射源激发下，晶体的平均能量分辨率为7.9%，不同位置的相对光输出和能量分辨率存在一定差异。
碘化钠 闪烁晶体 坩埚下降法 晶体生长 透过率 能量分辨率 相对光输出 NaI scintillator crystal Bridgman method crystal growth transmittance energy resolution relative light output
采用高低温试验方法探究了温度变化对 NaI(Tl)闪烁探测器性能及能谱测量的影响，观察能谱并以常温 25 °C为基准，计算 137Cs的0.662 MeV、60Co源1.173 MeV,1.332 MeV特征峰位道址、γ射线全能峰计数率、能量分辨率在 25 °C下相对变化值。结果为： 137Cs的0.662 MeV、60Co源1.173 MeV, 1.332 MeV特征峰位道址在 0 °C~20 °C范围内基本保持一致，在 20 °C~45 °C范围内随温度升高逐渐降低； 0.662 MeV和1.173 MeV全能峰计数率随温度变化分别在±5.19%和±4.48%范围内保持一致； 3个对应能量分辨率分别在 ±4.3%范围内随温度变化保持一致。可看出利用 γ源作为稳峰源是可行的。
NaI(Tl)闪烁探测器 温度变化 峰位道址 稳谱 NaI(Tl) scintillation detector temperature variation peak path address spectrum stabilization 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(5): 910
1 绵阳市维博电子有限责任公司, 四川 绵阳 621900
2 中国兵器装备集团自动化研究所 核辐射监测研究实验室, 四川 绵阳 621900
全身计数器用于对人体内照射污染的监测, 对最小探测活度(MDA)有较高的要求。为使全身计数器具备较好的灵敏度, 需要降低本底辐射和提高射线探测效率。基于MCNP5模拟了全身计数器中NaI探测器在不同几何位置时的能量响应, 对探测器位置及准直器角度进行研究, 同时对不同厚度的屏蔽结构进行了仿真计算分析。研究表明, 当屏蔽钢板厚度为14.9 cm时, 能够较大程度地降低本底辐射。在源探结构上探测腔准直器角度在26°以上, 探测器与体模的距离为20 cm时, 能够得到理想的能谱响应和探测效率。
MCNP模拟 NaI探测器 探测效率 本底 脉冲沉积 MCNP simulation NaI detector detection efficiency background pulse deposition 强激光与粒子束
2017, 29(12): 126005
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
2 中物院高性能数值模拟软件中心, 北京 100088
采用自主研发的JMCT软件,模拟计算了γ射线在NaI闪烁探测器中的响应函数。JMCT模拟计算了探测过程中所有的、完整的光子-电子耦合输运过程。其模拟计算的γ射线能量沉积谱、探测器响应函数,与MCNP的计算结果符合得非常好,与Berger解析法计算的结果也基本符合,表明JMCT软件可以在探测器响应函数方面得到满意的结果,JMCT将在实验核物理、核分析技术应用等方面发挥越来越重要的作用。
γ射线 蒙特卡罗模拟 响应函数 NaI晶体 gamma-ray Monte Carlo simulation response function NaI crystal 强激光与粒子束
2017, 29(1): 016024
