基于LaBr3(Ce)双层闪烁晶体的软X射线探测方法研究

摘要

LaBr3(Ce)是一种新型闪烁体探测材料，这种新型探测材料比NaI(Tl)晶体具有更高的能量分辨率，其能量分辨率接近于CZT探测器，又因其大体积而有高探测效率。该探测器还具有比如高闪烁光输出，短衰减时间等优点。由于其良好的性能和易用性，目前成为核辐射探测领域的研究热点。
　　在ST401塑料闪烁体前端配置薄膜LaBr3(Ce)晶体的双层闪烁探测器对软X射线探测特性研究方面，本文主要采用蒙特卡罗程序模拟的方法并且计算前端LaBr3(Ce)晶体厚度处于微米量级和毫米量级情况下，对其探测效率的影响。在确定前端LaBr3(Ce)晶体的合适厚度后，改变闪烁体的半径从而来选择合适的闪烁体尺寸来探测软X射线。模拟计算结果表明:前端LaBr3(Ce)晶体的厚度为微米量级时，前端LaBr3(Ce)晶体吸收的光子数与ST401塑料闪烁体吸收的光子数相比，并没有绝对的数量级优势。此时进入到ST401闪烁体内的光子数是不可以忽略的;前端LaBr3(Ce)晶体的厚度为毫米量级并且为9mm，同时X射线源能量为10-100 keV的情况下，LaBr3(Ce)晶体吸收的光子数远远大于后端ST401塑料闪烁体吸收的光子数，二者绝大部分相差四个数量级。此时，后端ST401塑料闪烁体吸收的光子数与LaBr3(Ce)晶体吸收的光子数相比，是完全可以忽略的。而且LaBr3(Ce)晶体吸收的光子数并没有随着LaBr3(Ce)晶体厚度的增加而增加，而是趋于稳定;同时在选择合适的闪烁体尺寸的情况下，发现在入射光子的能量为0.2 MeV或者更大后，前端LaBr3(Ce)晶体的吸收的光子数随着入射光子能量的增加而大幅度减少，直到最后趋于稳定。而ST401塑料闪烁体吸收的光子数的数量变化正好相反，这时后端ST401塑料闪烁体吸收的光子数是不能忽略的。同时，本文在闪烁体尺寸相同情况下还将LaBr3(Ce)晶体替换成CsI(Na)晶体进行模拟，二者进行比较，发现LaBr3(Ce)晶体对X射线的探测效率比CsI(Na)晶体的更高。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本论文的主要内容

第2章 闪烁体探测器的基本理论及其探测方法

2．1 引言

2．2 闪烁体的分类

2．2．1 无机闪烁体

2．2．2 有机闪烁体

2．3．1 光电效应

2．3．2 康普顿散射

2．3．3 电子对效应

2．3．4 三种效应的比较与总结

2．4 X射线的探测方法

2．4．1 闪烁探测器的基本工作原理

2．4．2 符合方法

2．5 LaBr3(Ce)晶体与ST401塑料闪烁体的光谱特性

第3章 LaBr3(Ce)闪烁探测器的X射线探测性能研究

3．1 引言

3．2 蒙特卡罗方法简介

3．3 MCNP4C程序

3．3．1 MCNP4C输入文件

3．3．2 核数据来源

3．3．3 MCNP4C程序运行结构

3．4 点源X射线探测效率的基础知识

3．4．1 探测效率

3．4．2 影响探测效率的因素

3．5 模型的建立

3．6 结果分析

3．6．1 前端LaBr3(Ce)晶体的厚度为微米量级

3．6．2 前端LaBr3(Ce)晶体的厚度为毫米量级

3．6．3 前端LaBr3(Ce)晶体的不同半径

3．7 CsI(Na)的探测效率模拟计算

3．8 本章小结

4．1 总结

4．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢