【摘要】：BEGe探測器是一種內(nèi)部電極極小、具有單載流子響應特性的高純鍺探測器,故它在波形甄別方面更具有優(yōu)勢。BEGe探測器主要用于需要較低本底水平的γ譜分析和無中微子雙貝塔衰變探測。對于一套基于良好屏蔽措施及材料篩選的低本底BEGe裝置,波形甄別是進一步抑制本底水平的有效手段。在BEGe探測器的主要應用場景中,信號和本底事例多為光子事例。本論文主要對光子事例在低本底BEGe中的物理作用機制和波形表現(xiàn)進行了分析,并研究了波形甄別方法在γ譜分析性能優(yōu)化中的應用。在對BEGe探測器進行表征的基礎(chǔ)上,首先建立了分別用于波形甄別相關(guān)實驗和模擬的數(shù)字波形采集系統(tǒng)及軟件研究平臺。在軟件研究平臺中,模擬仿真模塊能夠?qū)κ吕阪N晶體中的物理作用機制進行研究并對波形甄別方法的應用效果進行評估,數(shù)字波形處理模塊則是實現(xiàn)波形甄別的直接工具。利用模擬仿真模塊,研究了BEGe探測器與波形甄別相關(guān)的特性。研究發(fā)現(xiàn)BEGe探測器的位置靈敏度有限,這意味著很難對事例的作用點信息進行完全解析;還發(fā)現(xiàn)能量在2.4 MeV以下的電子在鍺晶體中的能量沉積范圍大多在1~2 mm的尺度,這意味著很難對單電子/雙電子能量沉積事例進行有效甄別。同樣基于模擬仿真過程,對γ譜分析中光子事例在BEGe中的物理作用機制進行了研究,發(fā)現(xiàn)全能峰信號事例和康普頓坪本底事例在作用點個數(shù)和作用點位置的分布上存在差異,這種差異可以作為開發(fā)波形甄別方法以實現(xiàn)康普頓坪本底抑制的理論依據(jù)。在剖析光子事例物理作用機制的基礎(chǔ)上,以單點事例/多點事例甄別和事例作用位置甄別為出發(fā)點,分別建立了A/E方法和上升時間比方法,以對γ譜分析中的康普頓坪本底進行抑制。通過模擬仿真對兩種波形甄別方法在典型低本底測量情形下的MDA優(yōu)化效果進行了評估,通過點源實驗對兩種方法的特性進行了深入研究,進而在對典型魷魚生物灰樣品的實際低本底測量中發(fā)現(xiàn)兩種方法可以使661 keVγ射線對應的MDA優(yōu)化為原來的~0.81倍,也即達到相同MDA水平時的測量時間可以降低為原來的~65%。本文的工作為BEGe探測器中波形甄別方法的研究做了良好的示范,所建立的兩種波形甄別方法對于γ譜分析性能優(yōu)化具有積極意義。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TL816
【圖文】：

3γ 射線在鍺中不同作用類型的線性吸收系數(shù)隨 γ 射線能量在實際應用中演化出許多子類型[8]，其中一種基e，Co-HPGe）改進得到的內(nèi)部電極極小的鍺晶體在種鍺晶體的設計初衷是通過減小探測器電容來降它在實際應用中逐步演化成兩種主要類型，即寬ium，BEGe）和點電極型鍺（PointContactGermani度均為~1mm，但 PCGe 內(nèi)部電極的直徑更小（一般

3. 提取能夠反映上述波形差異的特征量，基于該特征量確定甄別閾值進而完成甄別；或建立能夠解析波形差異的算法流程，依賴算法完成甄別。圖1.1顯示了不同能量γ射線與鍺作用的全能峰事例中不同作用機制事例所占的比例�？梢钥闯觯� 0.2-3MeV 的能量范圍內(nèi)，γ 射線主要與鍺發(fā)生康普頓散射，這與圖 1.2 所示的 γ 射線在鍺中三種主要作用類型的線性吸收系數(shù)隨 γ 射線能量的變化趨勢相吻合。相應地，在 γ 譜分析和無中微子雙貝塔衰變（neutrinolessdoublebetadecay,0 ββ）探測的應用場景中，本底事例都主要是高能 γ 射線在感興趣能區(qū)的康普頓坪事例，其本質(zhì)上屬于若干單電子的能量沉積事例。但對于 γ 譜分析，信號事例是感興趣 γ 射線的全能沉積事例

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 肖無云,魏義祥,艾憲蕓;數(shù)字化多道脈沖幅度分析中的梯形成形算法[J];清華大學學報(自然科學版);2005年06期

本文編號：2741489