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基于蒙特卡罗方法的HPGe探测器模型参数优化方法研究

2021-07-08李志刚韦应靖张庆利唐智辉方登富以恒冠

核安全 2021年3期
关键词:效率测量优化

李志刚,韦应靖,张庆利,唐智辉,方登富,冯 梅,以恒冠

(中国辐射防护研究院,太原 030006)

对于几何结构复杂、材料组成多样以及密度和放射性分布不均匀的样品[1]而言,探测效率的计算通常不能仅通过实验测量方法完成。其主要原因是在非特定情况下,实验所用标准源的结构尺寸、材料密度、放射性核素组成以及可覆盖感兴趣能量范围通常是固定且有限的,而针对不同样品制作相匹配的标准源又是一项成本很高且不容易的工作。随着科学计算机运算能力的飞速提升,基于蒙特卡罗方法的探测效率刻度技术在放射性样品分析领域[2-4]得到了广泛应用。该方法的优势在于可以建立与实测系统(主要包括探测器、被测样品以及测量几何条件等)尽可能相近的物理计算模型,在不引入其他任何加权修正因子的情况下直接估算探测器的效率。一旦探测器结构尺寸得到优化和验证,即可用于各种形状和材料组成样品探测效率的模拟计算。

初始的探测器结构尺寸参数一般引自制造商提供的探测器产品说明手册。但由此构建的探测器模型,在相同测量几何条件下模拟效率计算结果和实验效率结果相对偏差较大。造成此偏差的原因一方面是制造商提供的探测器几何参数未必完全准确;另一方面是晶体死层(或称晶体非活性区[5])也可能会随时间的推移逐渐变厚[6,7],以致构建探测器模型时无法准确设置晶体的死层厚度。因此,利用蒙卡方法计算探测效率之前,我们还需根据实验测量数据对探测器模型进行参数优化。……

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