CN113416022A - 一种γ探测器能量响应补偿材料及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种γ探测器能量响应补偿材料,由以下原料制成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;另外,本发明还提供了γ探测器能量响应补偿材料的使用方法,包括以下步骤:一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合,加入6302环氧胶B组份混合;二、将前驱液固化;三、将前驱体材料机械加工;四、将γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。本发明通过采用6302环氧胶和金属粉末制成γ探测器能量响应补偿材料,降低γ探测器对γ射线低能段的响应,增加γ探测器对γ射线高能端的响应,一降一升后,γ探测器的γ响应曲线在低能到高能端就会变得平坦,从而完成对γ探测器的能量补偿。
Description
技术领域
本发明属于γ探测器技术领域,具体涉及一种γ探测器能量响应补偿材料及使用方法。
背景技术
核辐射,或通常称之为放射线,是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射探测是指对核辐射的存在、强弱、种类、能量、发射角分布等相关信息,使用核辐射探测器进行的探测。
在核辐射探测领域,现有γ探测器一般存在能量响应问题,在一般的γ探测器中,往往存在低能段50keV~300keV过响应的问题,响应比高能端高几倍到几十倍,而且在高能端>300keV响应较低,这样会造成γ探测器的不准确,需要对能量响应进行补偿。现有的能量响应使用硬件补偿方法时,一般使用金属丝缠绕、金属片覆盖包裹、复合金属片覆盖包裹探测器,金属片打孔后覆盖探测器的方式进行。这些补偿方法或材料存在补偿效果不理想,补偿效果控制困难的情况。
因此需要一种补偿效果优异的补偿材料对γ探测器进行补偿。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种γ探测器能量响应补偿材料。该补偿材料通过采用6302环氧胶和金属粉末制成γ探测器能量响应补偿材料,降低γ探测器对γ射线低能段的响应,增加了γ探测器对γ射线高能端或者说高能量γ射线的响应,一降一升后,γ探测器的γ响应曲线在低能到高能端就会变得平坦,从而完成对γ探测器的能量补偿。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种γ探测器能量响应补偿材料,其特征在于,该补偿材料由以下原料配制而成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比为1~2:3~5,所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比为5:1,所述金属粉末为铁粉,镍粉,铜粉,锡粉和铅粉中的一种或多种。
本发明采用的6302环氧胶是一种低原子序数的轻材料,可以吸收低能光子和次级电子,降低γ探测器对γ射线低能段的响应,采用金属粉末保证了金属颗粒在补偿材料中分布的均匀性,且较易精确控制金属在补偿材料中的质量分数,提高补偿效果,采用铁粉、镍粉、铜粉、锡粉或铅粉均为原子序数较高的金属材料,均匀分布在6302环氧胶中,可以进一步降低γ探测器低能段的响应,而且金属材料对能量较高的γ射线吸收能力远远小于对能量较低的γ射线的吸收,且同时能增加能量较高的γ射线康普顿电子的产额,γ探测器往往也会对康普顿电子产生响应,这样就增加了γ探测器对γ射线高能端或者说高能量γ射线的响应,一降一升后,探测器的γ响应曲线在低能到高能端就会变得平坦,从而完成对γ探测器的能量补偿;本发明通过控制6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比,控制了γ探测器能量响应补偿材料中金属粉末的含量,较好得控制能量响应补偿材料的补偿效果,根据实际的需要调整金属粉末的含量,调节补偿的效果,补偿精度高,在测试中,当低能端响应相对较强、高能端响应相对较弱时,可提高金属的质量百分比,当低能端响应相对较弱、高能端响应相对较强时,可降低金属的质量百分比,本发明通过控制6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比,保证了γ探测器能量响应补偿材料具有优异的结构强度,增加了γ探测器能量响应补偿材料的性能;本发明通过使用单种金属粉末具有成份简单的特点,质量百分比控制容易的特点,本发明通过使用多种金属粉末,由于不同的金属对γ射线衰减系数不一样,多种金属粉末联合使用则可以使得能量补偿范围更宽、补偿精度更高。
上述的一种γ探测器能量响应补偿材料,其特征在于,所述金属粉末的粒度大于200目。本发明通过控制金属粉末的粒度,保证了金属粉末为细粉,粉末越细,混合越均匀,补偿材料中金属粉末的均匀性越好,补偿效果优异。
另外,本发明还提供了一种γ探测器能量响应补偿材料的使用方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后加入6302环氧胶B组份并混合均匀,得到前驱液;
步骤二、将步骤一中得到的前驱液进行固化,得到前驱体材料;
步骤三、将步骤二中得到的前驱体材料进行机械加工,得到γ探测器能量响应补偿材料;
步骤四、将步骤三中得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。
本发明先将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后再加入6302环氧胶B组份并混合均匀,6302环氧胶A组份为环氧基体成份,用来混合金属粉末,6302环氧胶B组份为环氧固化剂,用来使混合物固化成形,通过将前驱液进行固化得到具有一定结构强度的前驱体材料,将前驱体材料进行机械加工,加工为不同形状,适用于不同种类γ探测器的γ探测器能量响应补偿材料,增强了γ探测器能量响应补偿材料的适用性,将γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面对γ探测器进行补偿,增加γ探测器的探测精度。
上述的方法,其特征在于,步骤二中所述固化采用平底容器进行,所述固化的温度为70℃~90℃,时间为1h~3h。本发明通过采用平底容器进行固化,得到平板状的前驱体材料,便于后续的机械加工,制造出不同形状的适宜不同γ探测器的补偿材料,通过控制固化的参数保证了补偿材料完全固化,具有最佳的结构强度。
上述的方法,其特征在于,所述平底容器的深度为0.5mm~10mm。本发明通过控制平底容器的深度,控制了γ探测器能量响应补偿材料的厚度,在后续规模化生产中,免去了二次机械加工补偿片厚度的工序,可加快生产速度。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明通过采用6302环氧胶和金属粉末制成γ探测器能量响应补偿材料,降低γ探测器对γ射线低能段的响应,增加了γ探测器对γ射线高能端或者说高能量γ射线的响应,一降一升后,γ探测器的γ响应曲线在低能到高能端就会变得平坦,从而完成对γ探测器的能量补偿。
2、本发明通过控制6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末的质量,保证了γ探测器能量响应补偿材料具有优异的结构强度,增加了γ探测器能量响应补偿材料的性能。
3、本发明通过使用单种金属粉末具有成份简单的特点,质量百分比控制容易的特点,本发明通过使用多种金属粉末,由于不同的金属对γ射线衰减系数不一样,多种金属粉末联合使用则可以使得能量补偿范围更宽、补偿精度更高。
4、本发明通过将6302环氧胶A组份为环氧基体成份,用来混合金属粉末,通过将6302环氧胶B组份为环氧固化剂,用来使混合物固化成形,通过固化得到具有一定结构强度的前驱体材料,将前驱体材料进行机械加工,加工为不同形状,适用于不同种类γ探测器的γ探测器能量响应补偿材料,增强了γ探测器能量响应补偿材料的适用性,将γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面对γ探测器进行补偿,增加γ探测器的探测精度。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的γ探测器能量响应补偿材料,由以下原料配制而成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比为1:3.5,所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比为5:1,所述金属粉末为锡粉,所述金属粉末的粒度大于200目。
该γ探测器能量响应补偿材料的使用方法包括以下步骤:
步骤一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后加入6302环氧胶B组份并混合均匀,得到前驱液;
步骤二、将步骤一中得到的前驱液进行固化,得到前驱体材料;所述固化的温度为80℃,时间为2h;所述固化采用平底容器进行,所述平底容器的深度为1mm;
步骤三、将步骤二中得到的前驱体材料进行机械加工,得到γ探测器能量响应补偿材料;
步骤四、将步骤三中得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。
经检测,本实施例得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在平面硅探测器上,在电路阈值为48keV,硅耗尽层为300微米时,较无补偿相比,最强响应处在65keV,响应较不补偿时高15倍左右。
实施例2
本实施例的γ探测器能量响应补偿材料,由以下原料配制而成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比为1.5:3,所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比为5:1,所述金属粉末为铁粉,所述金属粉末的粒度大于200目。
该γ探测器能量响应补偿材料的使用方法包括以下步骤:
步骤一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后加入6302环氧胶B组份并混合均匀,得到前驱液;
步骤二、将步骤一中得到的前驱液进行固化,得到前驱体材料;所述固化的温度为70℃,时间为3h;所述固化采用平底容器进行,所述平底容器的深度为5mm;
步骤三、将步骤二中得到的前驱体材料进行机械加工,得到γ探测器能量响应补偿材料;
步骤四、将步骤三中得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。
经检测,本实施例得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在盖革计数管探测器上,80keV能量处响应较能量补偿前降低10倍左右,补偿后,能量响应平坦,最大响应误差可控制在10%左右。
实施例3
本实施例的γ探测器能量响应补偿材料,由以下原料配制而成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比为2:5,所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比为5:1,所述金属粉末为镍粉,所述金属粉末的粒度大于200目。
该γ探测器能量响应补偿材料的使用方法包括以下步骤:
步骤一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后加入6302环氧胶B组份并混合均匀,得到前驱液;
步骤二、将步骤一中得到的前驱液进行固化,得到前驱体材料;所述固化的温度为90℃,时间为1h;所述固化采用平底容器进行,所述平底容器的深度为0.5mm;
步骤三、将步骤二中得到的前驱体材料进行机械加工,得到γ探测器能量响应补偿材料;
步骤四、将步骤三中得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。
经检测,本实施例得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在CZT探测器表面上,在电路阈值为10keV,灵敏层为1000微米时,能量补偿范围为10keV至60keV,补偿前后能量响应相差30多倍,补偿后能量响应趋于平坦。
实施例4
本实施例的γ探测器能量响应补偿材料,由以下原料配制而成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比为1:4,所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比为5:1,所述金属粉末为铅粉,所述金属粉末的粒度大于200目。
该γ探测器能量响应补偿材料的使用方法包括以下步骤:
步骤一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后加入6302环氧胶B组份并混合均匀,得到前驱液;
步骤二、将步骤一中得到的前驱液进行固化,得到前驱体材料;所述固化的温度为80℃,时间为2h;所述固化采用平底容器进行,所述平底容器的深度为2mm;
步骤三、将步骤二中得到的前驱体材料进行机械加工,得到γ探测器能量响应补偿材料;
步骤四、将步骤三中得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。
经检测,本实施例得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在平面硅探测器,较无补偿相比,最强响应处在65keV,响应较不补偿时高18倍左右。
实施例5
本实施例的γ探测器能量响应补偿材料,由以下原料配制而成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比为1.5:4,所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比为5:1,所述金属粉末由质量比为1:1的锡粉和铅粉组成,所述金属粉末的粒度大于200目。
该γ探测器能量响应补偿材料的使用方法包括以下步骤:
步骤一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后加入6302环氧胶B组份并混合均匀,得到前驱液;
步骤二、将步骤一中得到的前驱液进行固化,得到前驱体材料;所述固化的温度为85℃,时间为2h;所述固化采用平底容器进行,所述平底容器的深度为3mm;
步骤三、将步骤二中得到的前驱体材料进行机械加工,得到γ探测器能量响应补偿材料;
步骤四、将步骤三中得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。
经检测,本实施例得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在平面硅探测器,较无补偿相比,最强响应处在65keV,响应较不补偿时高15倍左右。
实施例6
本实施例的γ探测器能量响应补偿材料,由以下原料配制而成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比为1.2:4.5,所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比为5:1,所述金属粉末由质量比为1:2:1.5的铁粉、镍粉和铜粉组成,所述金属粉末的粒度大于200目。
该γ探测器能量响应补偿材料的使用方法包括以下步骤:
步骤一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后加入6302环氧胶B组份并混合均匀,得到前驱液;
步骤二、将步骤一中得到的前驱液进行固化,得到前驱体材料;所述固化的温度为75℃,时间为2h;所述固化采用平底容器进行,所述平底容器的深度为10mm;
步骤三、将步骤二中得到的前驱体材料进行机械加工,得到γ探测器能量响应补偿材料;
步骤四、将步骤三中得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。
经检测,本实施例得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在平面硅探测器,较无补偿相比,最强响应处在65keV,响应较不补偿时高12倍左右。
实施例7
本实施例的γ探测器能量响应补偿材料,由以下原料配制而成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比为1.2:4.5,所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比为5:1,所述金属粉末由质量比为1:1:1:1.5:1的铁粉、镍粉、铜粉、锡粉和铅粉组成,所述金属粉末的粒度大于200目。
该γ探测器能量响应补偿材料的使用方法包括以下步骤:
步骤一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后加入6302环氧胶B组份并混合均匀,得到前驱液;
步骤二、将步骤一中得到的前驱液进行固化,得到前驱体材料;所述固化的温度为75℃,时间为2h;所述固化采用平底容器进行,所述平底容器的深度为2mm;
步骤三、将步骤二中得到的前驱体材料进行机械加工,得到γ探测器能量响应补偿材料;
步骤四、将步骤三中得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。
经检测,本实施例得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在平面硅探测器,较无补偿相比,最强响应处在65keV,响应较不补偿时高20倍左右。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种γ探测器能量响应补偿材料,其特征在于,该补偿材料由以下原料配制而成:6302环氧胶A组份、6302环氧胶B组份和金属粉末;所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量和与金属粉末的质量比为1~2:3~5,所述6302环氧胶A组份和6302环氧胶B组份的质量比为5:1,所述金属粉末为铁粉,镍粉,铜粉,锡粉和铅粉中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种γ探测器能量响应补偿材料,其特征在于,所述金属粉末的粒度大于200目。
3.一种如权利要求1~2中任一权利要求所述γ探测器能量响应补偿材料的使用方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、将6302环氧胶A组份和金属粉末混合均匀,然后加入6302环氧胶B组份并混合均匀,得到前驱液;
步骤二、将步骤一中得到的前驱液进行固化,得到前驱体材料;
步骤三、将步骤二中得到的前驱体材料进行机械加工,得到γ探测器能量响应补偿材料;
步骤四、将步骤三中得到的γ探测器能量响应补偿材料覆盖在需补偿的γ探测器表面。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤二中所述固化采用平底容器进行,所述固化的温度为70℃~90℃,时间为1h~3h。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述平底容器的深度为0.5mm~10mm。
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董梦格等: "环氧树脂对伽马射线的屏蔽分析及耐辐照效应", 《原子能科学技术》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN113416022B (zh) | 2022-04-26 |
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