低本底BEGe光子事例波形及测量性能优化研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zimomo
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
BEGe探测器是一种内部电极极小、具有单载流子响应特性的高纯锗探测器,故它在波形甄别方面更具有优势。BEGe探测器主要用于需要较低本底水平的γ谱分析和无中微子双贝塔衰变探测。对于一套基于良好屏蔽措施及材料筛选的低本底BEGe装置,波形甄别是进一步抑制本底水平的有效手段。在BEGe探测器的主要应用场景中,信号和本底事例多为光子事例。本论文主要对光子事例在低本底BEGe中的物理作用机制和波形表现进行了分析,并研究了波形甄别方法在γ谱分析性能优化中的应用。在对BEGe探测器进行表征的基础上,首先建立了分别用于波形甄别相关实验和模拟的数字波形采集系统及软件研究平台。在软件研究平台中,模拟仿真模块能够对事例在锗晶体中的物理作用机制进行研究并对波形甄别方法的应用效果进行评估,数字波形处理模块则是实现波形甄别的直接工具。利用模拟仿真模块,研究了BEGe探测器与波形甄别相关的特性。研究发现BEGe探测器的位置灵敏度有限,这意味着很难对事例的作用点信息进行完全解析;还发现能量在2.4 MeV以下的电子在锗晶体中的能量沉积范围大多在12 mm的尺度,这意味着很难对单电子/双电子能量沉积事例进行有效甄别。同样基于模拟仿真过程,对γ谱分析中光子事例在BEGe中的物理作用机制进行了研究,发现全能峰信号事例和康普顿坪本底事例在作用点个数和作用点位置的分布上存在差异,这种差异可以作为开发波形甄别方法以实现康普顿坪本底抑制的理论依据。在剖析光子事例物理作用机制的基础上,以单点事例/多点事例甄别和事例作用位置甄别为出发点,分别建立了A/E方法和上升时间比方法,以对γ谱分析中的康普顿坪本底进行抑制。通过模拟仿真对两种波形甄别方法在典型低本底测量情形下的MDA优化效果进行了评估,通过点源实验对两种方法的特性进行了深入研究,进而在对典型鱿鱼生物灰样品的实际低本底测量中发现两种方法可以使661 keVγ射线对应的MDA优化为原来的0.81倍,也即达到相同MDA水平时的测量时间可以降低为原来的65%。本文的工作为BEGe探测器中波形甄别方法的研究做了良好的示范,所建立的两种波形甄别方法对于γ谱分析性能优化具有积极意义。
其他文献
近年来,将消减波浪和波浪利用相结合的消波设施得到学者越来越多的关注。本文提出了一种拥有自主知识产权的铰接浮体式俘能消波装置,其利用铰接浮体吸收波浪能并通过动力耗散系统消耗所吸收的能量,从而达到减小波高的作用。本文采用数值仿真与物模试验相结合的方法,对该型装置的运行特性及水动力特性进行了研究,探索该型装置消波方法的有效性和可行性。基于雷诺时均纳维-斯托克斯(RANS)方程、SST K-Ω湍流理论、非
小行星上蕴含着丰富的稀有矿物资源,并保存着太阳系形成初期的原始成分,是研究太阳系起源和演化历史的活化石,具有极大的科学研究价值。随着近十年来小行星探测热潮的兴起,对小行星的研究已从其轨道、形状、旋转状态和光谱类型扩展到其结构演化机制和外力响应特性。其中,小行星碎石堆结构概念的提出,为所观测到小行星的物理性质和天文现象提供了合理的解释,但同时也对小行星探测任务及相关研究提出了诸多挑战。本文从碎石堆结
天然河流的河床往往由各种各样的床面形态组成。如山区河流中,河床底质主要为卵砾石,床面形态表现为由大卵石组成的满天星式床面结构和阶梯-深滩床面结构。而在平原河流中,河床底质主要为沙质,床面形态的表现形式主要为凹凸不平的粗糙床面和具有沙波形态的沙波床面。床面形态对于近床的水流流速、流速脉动以及涡结构均有较大的影响,进而会影响由水流条件控制的床面泥沙运动。全面、精确掌握各种床面形态上泥沙的输移过程,对于
三维多孔石墨烯材料(3DPGMs)是以石墨烯片层为组成单元的三维多孔组装体,石墨烯固有的物理化学性质和三维贯通的多孔结构,赋予了3DPGMs大比表面积、高机械强度、优异的电子传导能力和高效的传质效率等优良特性,使其在理论研究和应用研究领域具有较石墨烯材料更为广阔的应用前景。本文旨在拓展3DPGMs在分析化学领域中的应用,探索3DPGMs作为样品前处理吸附材料的潜能。主要研究内容如下:(1)开展了基
能传导锂离子的无机陶瓷电解质和有机聚合物电解质是固体或类固体材料,都能作为正负极之间无孔致密电解质隔层单独或与电解液组合用于锂电池中,尤其是用于被认为是下一代电池的锂金属电池中,可以减少金属锂负极的副反应,并较好地防止锂枝晶穿透,有助于解决锂金属电池的循环稳定性和安全性问题。两者在应用场合上具有互补性,都是被热点研究的新型电解质隔层材料。本论文分为两部分,分别研究这两种电解质。第一部分研究石榴石型
阶梯-深潭系统是山区河流在水力作用下自我调节形成的地貌单元,具有稳定河床和生态友好的特点,可高效用于山区河流下切控制及生态修复工程。不过阶梯-深潭系统会在重现期30-50年的洪水中失稳破坏。现有研究尚未揭示阶梯-深潭系统失稳机理,无法为量化建模及工程应用提供科学支持。本文通过水槽试验,观测清水冲刷过程中阶梯-深潭系统的地形流场变化和失稳破坏细节。通过持续增加流量(CIFR)试验探究阶梯-深潭系统对
合金凝固过程中经常施加超声、电磁等外场,通过产生受迫运动等作用改善凝固组织。同时合金凝固过程中有时自然对流也对凝固组织有明显影响。因此,研究流动对凝固组织的影响具有深远的学术意义和重要的工程应用价值。本文以合金凝固过程的外场处理为背景,通过建模仿真研究了强迫流动和自然对流对合金凝固组织的影响。建立了模拟流场下枝晶生长的基于格子玻尔兹曼方法(LBM)和相场方法(PF)的流场相场耦合计算模型。开发了基
有机半导体材料电荷传输的研究受到广泛关注。近期实验上在有机给受体复合物材料,尤其是在光伏材料领域取得了重大突破。然而,对这类材料的理论研究相对滞后,电荷传输机制尚不明确。在给受体复合物材料中,相邻的两个给(受)体中间,夹杂着受(给),称之为“桥”。相邻给(受)体没有直接耦合,而是通过“桥”的分子轨道的辅助,形成超交换耦合。本论文基于第一性原理计算,通过矩阵分块约化的方法来计算超交换耦合,对有机半导
随着高密度读出电子学技术和时间投影室探测器技术的发展,利用单一径迹探测器测量复杂电离径迹(例如低能电子的散射径迹)成为可能。采用径迹探测器获得电离径迹的形态特征和能量特征,发展相应的径迹特征提取方法,是当前粒子探测实验的研究热点之一。然而,由于电离径迹可能发生的大角度偏转和回绕,提取径迹特征是一个难点。本论文针对电离径迹的特征提取开展通用方法研究,结合图论的方法,提出一种反映径迹形态特征和能量特征
基于等离子体尾波的先进加速技术在过去十年取得了巨大进展,有望为激光和加速器的应用带来革命性变化。当前尾波加速研究的关键挑战之一是如何可控地产生远优于现有加速器技术的高品质束流。本论文针对这一问题开展深入研究,在系统梳理注入过程一般性规律的基础上,重点研究了电离注入与等离子体密度调变注入两类方法,提出了能够有效产生超高品质束流的新方案。此类方案能将束流亮度在现有技术基础上提升3-6个量级,一旦在实验