GB T 28544-2012 封装闪烁体光输出和固有分辨率的测量方法.pdf
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1、ICS 17.240 F 88 道昌国家标准国不日11: ./、民华人中GB/T 28544-2012 封装闪烁体光输出和固有分辨率的测量方法Measurement methods of light output and intrinsic resolution for housed scintillators (IEC 62372: 2006 , Nuclear instrumentation-housed scintillators Measurement methods of light output and intrinsic resol ution, MOD) 2012-06-29发
2、布中华人民共和国国家质量监督检验检度总局中国国家标准化管理委员会2012-11-01实施发布G/T 28544-2012 目次前言.皿1 范围-2 规范性引用文件.13 术语和定义.4 测量要求和测量系统4. 1 测量的一般要求.3 4.2 测量系统.3 4.3 放射源.3 5 测量方法.45.1 为测定封装闪烁体参数而测量系统的非线性45.2 为测定封装闪烁体参数而测量系统的不稳定性.6 5.3 用光电倍增管参数测量封装闪烁体的固有分辨率和光输出5.4 用比较法测量封装闪烁体的光输出5. 5 用光电倍增管的光谱常数测定封装闪烁体的固有分辨率.8 附录A(资料性附录)本标准与IEC62372
3、:2006的章条编号变化对照10附录B(资料性附录)本标准与IEC62372: 2006的相应技术性差异及其原因附录C(资料性附录)封装闪烁体固有分辨率和光输出的另一种测量方法12参考文献.13 表1放射源的选择.4 表A.1本标准与IEC62372: 2006的章条编号变化对照一览表 10 表B.1本标准与IEC62372:2006的相应技术性差异及其原因一览表. I GB/T 28544-2012 前言本标准按GB/T1. 1-2009的规则起草。本标准使用重新起草法修改采用IEC62372: 2006(封装闪烁体光输出和固有分辨率的测量方法。本标准与IEC62372:2006相比结构有较
4、多调整,附录A给出了本标准与IEC62372: 2006的章条编号变化对照。本标准与IEC62372 :2006相比存在技术性差异,这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线(1)进行了标示,附录B给出了本标准与IEC62372: 2006的相应技术性差异及其原因。本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会(SAC/TC30)提出并归口。本标准起草单位:中核(北京)核仪器厂、核工业标准化研究所。本标准主要起草人z布素平、唐兆荣、王旭、肖晨、焦丽玲。E 封装闪烁体光输出和固有分辨率的测量方法GB/T 28544-2012 1 范围本标准规定了封装闪烁体的光输出和固有分辨率等参数的测量系统
5、和测量方法。本标准适用于对、自、Y、X辐射和中子进行计数和能谱测定的封装闪烁体。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2900. 82-2008电工术语核仪器仪器、系统、设备和探测器CIEC60050-394: 2008 , IT) GB/T 4960. 6-2008 核科学技术术语第6部分:核仪器仪表3 术语和定义3. 1 3.2 3.3 3.4 3.5 GB/T 2900. 82-2008和GB/T4960. 6-2008界定的以及下列术语和定义
6、适用于本文件。闪烁体scintillator 用一定量的闪烁物质做成适当形状的闪烁探测元件。iGB/T 2900.82-2008的394-30-10JGB/T 4960. 6-2008的2.3.10J封装闲烁体housed scintillator 被封装在具有反射层和光学窗口容器中的闪烁体。闪烁探测器scintillation detector 由闪烁体构成的核辐射探测器,该闪烁体通常直接或通过光导与光敏器件光藕合。GB/T 2900.82-2008的394-27-01JGB/T 4960.6-2008的2.3.41J闵烁探头probe (assebly) 包含封装闪烁体、光电倍增管、光电倍
7、增管高压分压器的一个光屏蔽保护室。(封装闪烁体的)光输出light output (of scintillator) C 封装闪烁体通过其电离辐射输出窗的光子总数(Lph)与闪烁体电离粒子所损失能量(E)之比。C=Lph 一-E . ( 1 ) 1 G/T 28544-2012 改写GB/T4960. 6-2008的2.3.19J3.6 (封装闪烁体的)固有分辨率intrinsic resolution C of housed scintillator of ionizing radiation ) Rd 3. 7 3.8 闪烁探测器能量分辨率中由闪烁体贡献的分量。注2固有分辨率Rd由式(2)
8、定义:式中zR.一一闪烁探测器的能量分辨率。Rpm -光电倍增管的固有分辨率。全眼收峰total absorption peak Rd = VR!-豆豆在核辐射探测器中,能谱响应曲线对应光子能量全吸收的那部分。GB/T 2900. 82-2008的394-38-57JGB/T 4960.6-2008的3.2.47J光电倍增管的光谱常数photomultiplier tube spectrometric constant A 表征光电倍增管典型特性(固有分辨率)的参数。注:A由式(3)定义zA = (R! -R) X Cph 式中zCph一一(封装闪烁体的)光输出,单位为光子每兆电子伏(phot
9、orns/MeV)。3.9 3. 10 标准样晶working standard 用来检验测量系统以及用作比较法测量光输出的经标定的闪烁体样品(简称标样)。半高宽full width at half maximum FWHM 在单峰构成的分布曲线上,峰值一半处曲线上两点的横坐标间的距离。( 2 ) . ( 3 ) 注z如果曲线包含几个峰,则每个峰都有个半高宽。另外,由此术语还可以扩展定义1/10高宽(FWTM), 1/50 高宽(FWFM)等。3. 11 3. 12 2 GB/T 4960. 6-2008的3.2.27J(光电倍增管的)光谱灵敏度Spectral sensitivity Cof
10、 a photomultiplier tube) SC作为波长函数的光灵敏度。GB/T 4960. 6-2008的2.3.36J(光阴极的)量子转换效率Q conversion quantum efficiency Cof a photocathode) 光阴极发射的电子数与给定能量的人射光子数之比。GB/T 4960. 6-2008的2.3.38JGB/T 28544-2012 4 测量要求和测量系统4. 1 测量的一般要求4. 1. 1 如果技术说明书中没有特别说明,封装闪烁体性能测量可在正常大气条件下进行,即环境温度15 .C35 .C、相对湿度45%75%、大气压强86kPa106 k
11、Pa. 4. 1. 2 试验前,封装闪烁体与光电倍增管应避光存放。4. 1. 3 测量应预热30min,即在最后一个仪器开机30min后进行。4.1.4 所有参数都在封装闪烁体与光电倍增管完全避光的环境中进行测量。4.1.5 应按技术说明书在封装闪烁体与光电倍增管之间添加指定的光搞合材料。4. 1. 6 如果技术说明书没有特别说明,光阴极的有效面积应与封装闪烁体光学窗的面积相重合。如果技术说明书有特别说明,可以使用光导或由多只光电倍增管组成的光电倍增管阵列。4.1.7 放射源可以放在避光壳内。4.1.8 应调整光电倍增管的工作电压和测量系统的放大倍数,使得所用源的脉冲分布曲线最大幅度位于脉冲幅
12、度分析器总道数的3/4附近。4.2 测量系统4.2. 1 测量系统构成测量系统主要包括:a) 闪烁探头(光电倍增管的参数己知,不包括待测闪烁体); b) 低压电源;c) 高压电源pd) 主放大器;e) 多道脉冲幅度分析器;f) 打印机;g) 标准样品zh) 吸收体。4.2.2 闪烁探头对闪烁探头的要求如下za) 光电倍增管分压器电流应比光电倍增管最大平均阳级电流大10倍以上;b) 在测量过程中,光电倍增管高压电源的稳定度应好于0.05%。4.2.3 测量系统的非线性和不稳定性测量系统的非线性不应超过3%,其不稳定性不应超过2%。4.3 放射源4.3.1 -般要求4.3. 1. 1 应使用己知能
13、量的放射性核素作J、X和中子的密封放射源。4.3. 1. 2 放射源的能量分散对待测参数的影响可忽略不计。4.3. 1. 3 除非技术说明书有明确规定,放射源根据被测封装闪烁体的类型来选择。具体如表1.3 GB/T 28544-2012 表1放射源的选择用途可选放射性核素测量239pU ,241 Am,244Cm ,237Np 测量。137 Cs ,207 Bi 测量137CS 测量和X55 Fe, 109 Cd , 241 Am, 57 Co 测量中子239 Pu + Be , 241 Am十Be,25Cf4.3.2 放射源的放置4.3.2.1 Y或X放射源和中子源应放在闪烁体的轴线上(偏差
14、小于50),与闪烁体的距离为闪烁体直径或对角线的两倍或两倍以上;除非技术说明书中另有规定。4.3.2.2 或R放射源应直接置于闪烁体入射窗上;除非技术说明书中另有规定。4.3.2.3 在使用或R放射源并需要使用单孔或多孔准直器时,孔的直径不应超过准直器的厚度。4.3.2.4 其他糠的放置方式按技术说明书规定。5 测量方法5. 1 为测定封装闪烁体参数而测量系统的非续性5. 1. 1 系统非线性测量系统的输出脉冲幅度mout与输入信号min的相互关系(即测量系统的转换特性)如式(4)所示:4 mout =kamin十mO( 4 ) 式中zk. -测量系统的转换系数;mO 测量系统转换特性原点,单
15、位为道(ch)0 如果封装闪烁体的转换特性是线性的,则带有封装闪烁体的测量系统的转换特性也是线性的,即:mout =a X E+mOd 而mOd =mO +md =mO十aX eps 式中:E一一电离粒子在封装闪烁体中损失的能量,单位为千电子伏(keV); a 一一一含封装闪烁体的测量系统的转换系数,单位为道每千电子伏(ch/keV); mOd 含封装闪烁体的测量系统的转换特性原点,单位为道(ch);md一一封装闪烁体转换特性的原点,单位为道(ch);巳ps一一以能量表示的封装闪烁体转换特性的原点,单位为千电子伏(keV)。测量系统的非线性A由实验点与转换特性的偏离所确定,用百分比表示,按式(
16、的计算z式中zamax一-a的最大值;.a =但E丰生坠X100% amax寸-amin . ( 5 ) . ( 6 ) GB/T 28544-2012 amin一-a的最小值。5.1.2 测量要求5. 1.2. 1 测量系统转换特性的非线性和原点mo的测量,用封装闪烁体来测定,以射线激发。5.1.2.2 测量封装闪烁体吸收辐射产生的脉冲幅度谱,应至少使用5个单能射线,它们的能量范围在50keV到1500 keV之间尽可能均匀分布。5. 1. 2. 3 对每一个能量值,测定全吸收峰峰位。5. 1. 2. 4 对低光输出封装闪烁体,需要在闪烁体标准样品与光电倍增管光窗之间加入吸收体。经吸收体衰减
17、后,使脉冲幅度与封装闪烁体的脉冲幅度范围相适应。5.1.2.5 测量非线性和原点mo时,系统的总增益应与测量封装闪烁体时相同,并保持不变。5.1.2.6 非线性和原点mo应至少每月测量一次;在更换光电倍增管或进行设备修理之后,应重新进行测量。5.1.3 测量方法5. 1.3. 1 将封装闪烁体光藕合于光电倍增管光窗上。5. 1.3.2 将封装闪烁体和光电倍增管避光,给光电倍增管加高压。5. 1. 3. 3 放置源,允许将源置于外壳内。5. 1. 3. 4 测量脉冲幅度谱,确定对应全吸收峰的脉冲幅度道址mo测量重复3次,读数取平均值。5.1.3.5 对其他放射源重复5.1.3.3和5.1. 3.
18、 4的步骤。对应每个能量值EA寻平均值矶。注z允许同时用所有的放射源的Y射线激发闪烁体,累积脉冲幅度谱。5.1.4 数据处理对于每个能量瓦,含封装闪烁体的测量系统的转换系数值ai按式(7)计算:2max - mi a.= Em口一Ei. ( 7 ) 式中zmmax一一对应于Emax的全吸收峰脉冲幅度道址,单位为道(ch); mi 对应于Ei的全吸收峰脉冲幅度道址,单位为道(ch);Em血一一所用辐射的最大能量,单位为千电子伏(keV); Ei一一第t个Y辐射的能量,单位为千电子伏(keV)。从一组ai中可选择出最大值amax和最小值mm0 测量系统的非线性值.a按式(6)计算。转换系数的平均值
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