反宇宙射线低本底γ谱仪本底来源及降低方法研究

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1、分类号j蔓盟UDC硕士学位论文反宇宙射线低本底丫谱仪本底来源及降低方法研究侯铁栋学科专业粒王物理皇厦王核物理指导教师笪丞精副教授盈童至硒究员论文答辩日期2Q1Q生5且22目．学位授予日期——答辩委员会主席邳文教授论文评阅人田焦之研究县五塞仁研究虽广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明学位论文原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明

2、并致谢。论文作者签名：彳天锹槠、弘阳年∥月5日学位论文使用授权说明本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容；按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；学校可以公布论文的部分或全部内容。请选择发布时间：}勉即时发布口解密后发布(保密论文需注明，并在解密后遵守此规定)论文作者签名：弓枞弥导师签名：甭永龋如fD年∥月5日反宇宙射线低本底丫谱仪本底来源及降低方法研究摘要低本底丫

3、谱仪在常规放射性测量和基础科学研究方面有着非常广泛的应用，很多情况下要尽量降低谱仪的本底以使谱仪达到更低的探测下限。以高纯度锗(HPGe)为主探测器的Y谱仪本底成分的主要来源包括：(1)土壤及建筑材料中的天然放射性，主要是238U、232Th衰变系的子体以及40K，也有重核自发裂变和(a，n)反应产生的中子；(2)屏蔽材料和探测元件中的放射性，包括材料本身的放射性同位素和引入的放射性杂质或污染；(3)宇宙射线诱发的本底，包括IrL子本身以及p子在屏蔽材料上产生的中子、高能电子等产生的本底。降低本底的方法主要分为物质屏蔽方法和反符合方法。物质屏蔽方法能降低天然的放射性

4、和屏蔽材料及探测元件带来的放射性本底，距离主探测器较近的屏蔽物质应尽量选择清洁或放射性本底低的材料。反符合方法一般选用塑料闪烁体或NaI(T1)作为反符合探测器，能有效降低宇宙射线p子诱发的本底。很多实验室均建立了不同的低本底y谱仪，并对它们的本底成分和降低方法做了分析和研究。本论文基于一台新建的反宇宙射线低本底ttPGe7谱仪，测量并分析了各种屏蔽条件下的本底谱，对各种物质屏蔽、反符合屏蔽和热中子屏蔽降低环境放射性、p子和中子产生的本底进行了实验研究。实验结果表明物质屏蔽能有效的阻挡环境中的天然放射性本底，50—3000keV之间的本底降低系数达400倍以上。反符

5、合屏蔽(塑料闪烁探测器)不仅能大幅度降低“子产生的本底，还能有效抑制快中子与锗晶体和屏蔽材料非弹性散射引起的本底，反符合对100．2000keV能区的积分本底抑制系数可达8．0倍。热中子屏蔽(镉吸收片)的加入可明显降低锗晶体和屏蔽材料热中子俘获产生的本底，同时511keV正电子湮灭峰本底的抑制系数由5．8倍提高到20．7倍，100—2000keV反符合积分本底抑制系数提高到13．2倍。具备良好物质屏蔽的低本底Y谱仪，再采用反符合和热中子屏蔽联合降低宇宙射线¨子和中子产生的本底，可以进一步使本底降低一个量级以上。本论文的反宇宙射线低本底丫谱仪经上述屏蔽后，50．300

6、0keV之间的积分本底计数率为2．65x10。2／s／100cm3Ge，国际同类装置中达到了最佳的本底水平。关键词：低本底Y谱仪宇宙射线反符合热中子屏蔽IIBACKGROUNDSOURCEANDITSREDUCTl0NOFANTI—COSMICLOW-BACKGROUND1,-RAYSPECTROM匣TERABSTRACTLowlevel丫-rayspectrometercoversawiderangeofmeasurementfromroutinesurveystofundamentalresearch，andthebackgroundshouldinmanyca

7、sesbeaslowaspossibleSOastoprovidethelowestdetectionlimit．Themajorbackgroundcomponentsof，l,-rayspectrometerusinghi曲puritygermanium(HPGe)areasfollows：(1)Naturalradioactivityinsoilandbuildingmaterials，suchasradionuclides(：3sU，232Th，40K)andtheirprogenyaswellassomeneutronswhichcomefromfis