1、高純錯、STU）探則器FMfdwtcarfi pack半導體（高純錯和 Si （Li）探測器擁有精銳的能量分辨率，由其組成的丫和X射線能譜測量技術與產品，不僅是核結構、分子物理、原子碰撞等核物理與核反應研究的重要工 具，而且在核電、環境、檢驗檢疫、生物醫學、天體物理與化學、地質、法學、考古學、冶 金和材料科學等諸多科學與社會領域得到了越來越廣泛的應用。四十多年來，ORTEC探測器種類不斷豐富、性能不斷提高，在探測效率上，能提供相 對效率200%的P型同軸探測器、175%效率的P型優化（“寬能”）同軸探測器和100%效率的N型探測器。ORTEC PWban O*t<Kto*iCwh HW

2、Enlw I- KM QBmiw-AAy 宇ixEuniFraffi <1Mt¥鬲純錨探測器的詳地殆構困，Ftfli t. MfTEC EWwdkn Cwdsr w £En Sp»ctrun! mt >teMvv一、探測器機理與各指標的簡要意義放射性核素產生的丫光子和X射線，其能量一般在keV至MeV范圍。由于其不帶電荷, 通過物質時不能直接使物質產生電離，不能直接被探測到，因此 丫和X射線的探測主要依 賴于其通過物質時與物質原子相互作用，并將全部或部分光子能量傳遞給吸收物質中的一個電子。這種相互作用表現出光子的突變性和多樣性，在吸收物質中主要產生三種

3、不同類型的相互作用：光電效應、康普頓效應或電子對效應，而產生的次級電子（光電子）再引起物質的電離和激發，形成電脈沖流，電脈沖的幅度正比于丫和X射線的能量。三種效應中，光電效應中丫光子把全部能量傳遞給光電子而產生全能峰，是譜儀系統中用于定性定量分析的主要信號；而康普頓效應和電子對效應則會產生干擾，應盡可能予以抑制。在譜儀中，探測器（包括晶體、高壓和前置放大器）實際上是一個光電轉換器，將光子 的能量轉變成幅度與其成正比的電脈沖。然后通過譜儀放大器將該脈沖成形并線性放大，再送入模數變換器即 ADC中將輸入信號根據其脈沖幅度轉變成一組數字信號，并將該數字信 號送入多道計算機數據獲取系統，由相關軟件形成

4、譜圖并進行分析。 以下簡要闡明所涉及的相關物理概念：1、相對效率、絕對效率與實際效率相對探測效率（即標稱效率）的定義：按 ANSI/IEEE Std. 325-1996定義，Co-60點源置 于探測器端面正上方 25cm處，對1.33MeV能量峰，半導體探測器與 3" X 3" NaI探測器計 數率的比值，以 表示。絕對效率：Co-60點源置于探測器端面正上方25cm處，1.33MeV能量峰處所產生的實際探測效率（3" x 3"NaI探測器，此絕對效率為 0.12%）。實際探測效率：取決于感興趣核素所在能量峰、探測器的晶體結構、實際樣品的形狀、 體積及探

5、測器與樣品間的相對位置關系等因素。針對低活度樣品的測量，通過提高實際探測效率以提高測量靈敏度是選擇探測器的出發點。2、能量分辨率（FWHM ）:探測器或系統對不同能量 丫和X射線在探測中的分辨能 力，通常以半高寬（FWHM ,全能峰高度一半處所對應的能量寬度）表示。比如對于1.33MeV能量峰，按 ANSI/IEEE Std. 325-1996定義，Co-60點源置于探測器端面正上方25cm處，在計數率為1kcps時的全能半高寬。由于高純錯探測器的分辨率本身已經相當精銳，除了在中子活化、超鈾元素分析等少數應用中，能量分辨率已不是首要考慮的因素。更加實際的分辨率問題是在高計數率和計數率動態變化（

6、如中子活化、裂變產物、在線監測、現場測量）情 況下，如何保證分辨率盡可能的穩定。3、 康普頓效應與峰康比丫光子與探測器中的半導體原子的電子相互作用時，將部分能量傳遞給電子，剩余能量的丫光子以一定的角度散射出去，成為康普頓散射?？灯疹D效應的結果會導致在低能部分的全能峰下方形成康普頓坪，成為相關能量峰的本底或甚至淹沒此能量峰。峰康比：對1.33MeV能量峰，指其全能峰的中心道計數與1.040MeV至1.096MeV區間內康普頓坪的平均道計數之比。4、 峰形表征全能峰對稱性之指標，通常以FTWH （十分之一全高寬）與 FWHM （半高寬）之比表示。為嚴格定義峰形，ORTEC對部分探測器同時提供F.0

7、2WH （五十分之一全高寬）與FWHM （半高寬）之比。二、ORTEC所有同軸探測器全面嚴格保證能量分辨率、峰康比和峰形指標。1、ORTEC HPGe與Si （ Li）探測器的分類與特點： GEM系列：P型同軸HPGe探測器GEM Profile系列：P型優化同軸HPGe探測器同一型號的探測器采用相同的晶體結構和尺寸，從而保證了相當一致的效率曲線；GEM-M系列：專門設計適用于馬林杯狀樣品的測量， 探測器端窗直徑與晶體有效厚度一致； GEM-F系列：采用扁平結構晶體（直徑 長度），對于濾紙、濾膜等薄層樣品的測量能獲得 最理想的實際探測效率；GEM-FX系列：有著-F系列類似的晶體結構，但采用超

8、薄的接觸極和碳纖維端窗，能量響 應范圍10keV至10MeV;還可作為超鈾元素測量的理想選擇；提供 15%, 20%和50%三種 探測效率選擇；GEM-MX系列：結合-M與-FX工藝，能量響應范圍10keV-10MeV ,尤其適合于馬林杯狀樣 品；提供38%, 66%, 115%和175%四種效率選擇；GEM-FX與GEM-MX 在整個10keV至10MeV （“寬能”）的能量范圍內都有十分優異的能量分辨率，從指標與實用意義上實現了傳統P型與N型探測器的“優勢組合”。Actinide-85:肺部計數HPGe探測器：采用GEM-FX8530探測器工藝，用于肺部計數探測器；采用超低本底冷指材料和整

9、體碳 纖維封裝結構。LL3探測器的射煙選項及其意義心如lee與前I®舊廓庫探測器結構* R鯉萋萼是ORTEC的專利技術之一£ u.SA. Patent NO. 4.S51.684 ）,是一種與冷指采用可拆卸式連 搭的探測器結枸P于是同一個探測器可以在不同應用下分別匹配各種實驗室杜瓦、便攜式杜瓦或電 g冷.這無疑大大聯大了探測器在其倏年的使用壽命內的可利用率,對于擁有多個ORTEC高純錯伽 商詣儀系統的用戶來說，增大了其系統配置的靈活性目前用戶所訂購的探測器中絕大部分為Popn渴榔.*對于井式高純精探測器, 用于中子場合的呆測器和其它須匹配特殊結構冷指（杜瓦）的探測藉通常仍然

10、梟用非FQ似比的Stm加忸0構SLP系歹【：X-射線Si（Li）探測器：用于X-射線能譜測量；能量響應范圍1keV至30keV；有效面積12.5至200mm2并設計有干燥狀態顯示計會自動指示探測器內的濕度狀態并可由用戶更換新的干燥劑不同盲嗣科下G工工的探J。下限HE肄則器的液晶液晶屏上顯示的高壓與晶體溫度信息lnierfa:e Module)SxarM探測器采用了單一集成智能化持口，在數字代喈僅Sman-：集底榛口屏上可以實時跡取晶體溫度、后任狀態' 冥時洵活時間、計敷率和探測器序列號等信息，以便用戶隨 時快諫準確攣握探測器與譜儀系統的當前工作狀急.*對于賽場與野動測量的悟況，Smar

11、vl矣構無疑保證了系統連接的衢京與可代.探測器的能則應下限除了與其工藝本身相關外，還嬲無蛔豉材料及厚度高純箱探測器的端前蝸一聯有鐵窗、碟軒推窗和鋁窗等幾種可選I +在探測船艙室和封裝材料上，0RTEC提供魴種水平的保本底至超低本底供選擇低本底探測器在材料上的改進手段有匕采用整體碳纖維封裝結構（對于需維持其原始雅 X，采用銅材料封裝穗B置卜艙堂內主要金屬材選用無氧高密度OFHC胤在前版高壓Smart 1與DIM智能舞測器與晶旅之間采用女工厚電措屏蔽.用活性炭代替分孑篩作吸附劑等；*針對現場濕度較大的情況，OKIEC提供特殊抗潮設計的高期精探測器,廉種探測器采用整障碳桿罐封對于700keV以下的能

12、量峰，120cc體積的井式探測器已能很好的滿足探測效率的要求，增大探測器 體積并沒有太多的實際意義。阻抗反饋（RF晶體者恢復CTRP）與脈沖光反饋（POF）前放口2- Eiwrw RM« d PwmtfMnwtOi Photon DMkIO.Hlumum Eiwgy Piwpwrtyp*o*e*ciorlyp*RjupweTZ-j GEM+0UX.145JOOOLOAX. GIP（25.猊 36 mm） 4.0QQ 一奧Fig.s._ 一 Imnaaot R«m<GEM, G MXT .000,000l（Q<a>tTW）.Optical1GLETJGIET

13、-X.*,W»*F«««XSLR GLf* SLBOtfef +OF|3 箱 mmjModeled For HCRAlt GLPs10.000iRKittM FX0b*Cfc）'The POF w5 not *g up* a Hiix4 at hi學i QCuni ”br, urt*fl 除sn/MeZlu區 比s守母 Al uflr-i*gh courd ratesthe POfPUYDuptA is nrmed Dy resec pul即 ratss 1000 M&V 工百 an eelejib or （inxm -useawe' energy rate對于高計數率測量場合，如中子活化、現場或在裝測量場合所并采用同軸探測器（GEM和GMXL 可凈峻采用快前置放大器，體現在型號上為"-PLA如GEM30P4-76-PL.，2、探測器的附屬選項及其意義/ &si皿與Stmmli口紙測器結構，, £oRP是ORTEC的專利技術之一（ U,SA F疵Mhlo 4.851,534）,是一沖與冷指采用可拆卸