几种常用闪烁体耐γ辐照特性研究

论文摘要

在脉冲中子、γ辐射场测量中,由闪烁体+光电倍增管（PMT）及闪烁体+光电管（PT）组成的光电闪烁探测器仍是主要选用的探测器。在某些条件限制下,不得不将闪烁探测器直接置于强脉冲辐射源的照射下进行测量,由于脉冲中子、γ辐射强度很大,就需要考虑闪烁体的耐辐照特性。在进行强脉冲辐射场测量时,当脉冲中子、γ辐射强度大约在1025/s～1031/s之间时,闪烁体由于受到大剂量（率）强电离辐射,其光传输性能和光输出产额等均会变化,使得闪烁体的闪烁效率下降,其光输出与辐射源强之间的非线性效应增大,最终导致所测脉冲波形与真实的脉冲波形产生畸变,使测量数据不真实,甚至使测试失去意义。常用闪烁体耐中子、γ辐照特性的研究,一直是强脉冲辐射场研究所关注的问题。本课题结合强脉冲辐射场参数测量的实际,研究几种常用闪烁体耐γ辐照特性。在实验研究中,选用了一些强脉冲辐射场测量中常用的闪烁体,如CeF3,NaI（T1）,BaF2（无机）和ST-401,ST-1422,NE111（有机）等,测量并比较闪烁探测器在受到60Co源1×1013γ/cm2,2×1013γ/cm2,5×1013γ/cm2,1×1014γ/cm2,3×1014γ/cm2累积辐照后的相对灵敏度变化。通过对这些闪烁体受γ辐照后灵敏度的变化测量,为脉冲辐射测量选用闪烁体提供参考。在闪烁体耐辐照特性研究中,闪烁体配合光电管或光电倍增管组成闪烁探测器的灵敏度标定是必需的一个步骤。利用脉冲γ源（平均能量400keV）、DPF脉冲中子源（DD中子）,测量闪烁探测器对脉冲γ、中子的相对灵敏度值。闪烁体γ辐照利用辐照中心强60Co源,其剂量率高到11.35Gy/min,在较短的时间内可达到既定γ辐照剂量值。结果表明,对于所研究的各种闪烁体,在受到1×1014γ/cm2辐照后其灵敏度有较大幅度的下降（超过10%）。对于ST-401和CeF3闪烁体,在本论文中还深入研究其灵敏度下降幅度与辐照剂量的关系,在受到的辐照注量低于5×1013γ/cm2时,两种闪烁体灵敏度无明显下降趋势;但当辐照注量超过1×1014γ/cm2时,其灵敏度下降明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 本论文研究的内容
• 1.2 本论文研究结果及意义
• 第二章 脉冲辐射场测量与闪烁探测器
• 2.1 脉冲辐射场测量
• 2.1.1 脉冲辐射场测量对测量系统的要求
• 2.1.2 脉冲辐射探测器耐辐照特性要求
• 2.2 闪烁探测器
• 2.2.1 辐射探测原理
• 2.2.1.1 辐射与物质的相互作用
• 2.2.1.2 辐射探测器的分类
• 2.2.2 闪烁探测器的特性
• 2.2.2.1 工作原理
• 2.2.2.2 闪烁体的分类
• 2.2.2.3 闪烁体的特性
• 2.2.2.4 光电倍增管的特性
• 2.2.2.5 闪烁探测器的特性
• 2.3 闪烁体辐照损伤
• 2.3.1 闪烁体辐照损伤的效应
• 2.3.2 闪烁体辐照损伤的机制
• 第三章 闪烁体γ辐照后灵敏度变化的实验研究
• 3.1 实验原理
• 3.1.1 闪烁探测器灵敏度标定
• 3.1.1.1 闪烁探测器灵敏度的定义
• 3.1.1.2 闪烁探测器相对灵敏度的定义
• 3.1.1.3 闪烁探测器相对灵敏度的测量
• 3.1.2 数据处理方法
• 3.2 辐照前闪烁体灵敏度的标定
• 3.2.1 脉冲γ灵敏度
• 3.2.2 脉冲中子灵敏度
• 3.2.3 直流中子灵敏度
• 3.3 闪烁体γ辐照
• 3.3.1 辐照源
• 3.3.2 闪烁体辐照
• 3.4 辐照后闪烁体灵敏度标定
• 3.5 辐照后闪烁体灵敏度比较
• 3.6 小结
• 第四章 闪烁体γ辐照效应与累积照射量的关系实验研究
• 4.1 研究方法
• 4.1.1 实验设计
• 4.1.2 闪烁体γ辐照
• 4.2 闪烁体γ辐照后灵敏度变化与累积照射量的关系研究
• 4.2.1 辐照前后闪烁体相对灵敏度的标定
• 4.2.2 辐照前后闪烁体相对灵敏度的简单比较
• 4.2.3 闪烁体相对灵敏度变化与辐照照射量率的关系
• 4.3 闪烁体γ辐照后闪烁发光后沿变化
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 5.1 本论文的主要成果
• 5.2 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录