宽能高纯锗探测器

由美国LosAlamos国家实验室和San Jose大学等研发的能量范围从热中子到5 GeV的宽能中子探测器，符合H*(10) ICRP74，并在1996年获得了美国国家专利 (专利号5,578,830)。FHT 762是其最新的改进型，具有优良的能量响应和角度响应，而且极大地扩展了高能响应。使用了大体积He-3计数管，具有极高的灵敏度和很强的γ抑制能力，即使对于高达1 Sv/h水平的γ剂量率仍无需考虑串扰的影响。对于加速器的中子场有着更精确的等效剂量响应，对于环境水平的中子场具有实时测量能力。 FHT 762型宽能中子探测器l 能量范围：0.025eV-5 GeV，依照ICRP74 (1996)l 测量范围：1mSv/h-10 Sv/hl 灵敏度：0.84cps/(μSv/h)Cf-252l γ灵敏度：1-5μSv/h(Cs-137，100mSv/h )l 角度依赖性：所有方向±20%

仪器简介：DSR100系列探测器光谱响应度测量系统，是适应不断增长的材料科学对检测设备的需求而诞生的。它结合了北京卓立汉光仪器有限公司给多家科研单位定制的探测器光谱响应测量系统的特点和经验，采用国家标准计量方法进行测试，是光电探测器、器件、光电转换材料科研和检验的必备工具。技术参数：型号 DSR100UV-A DSR100UV-B DSR100IR-A DSR100IR-B波长范围 200~2500nm 1~14&mu m测试光斑\光斑模式 均匀平行光斑 汇聚光斑 均匀平行光斑 汇聚光斑尺寸 Ф2~20mm Ф0.3~3mm Ф2~20mm Ф0.3~3mm 光源 光源 氘灯/溴钨灯复合光源 溴钨灯/碳化硅复合光源光强稳定性 &le 0.8% &le 2%光源切换方式 软件自动切换 软件自动切换三光栅单色仪 光 谱分辨率 ＜0.1nm（435.8nm@1200g/mm光栅） ＜2.5nm (2615nm@75g/mm光栅)扫描间隔 最小可至0.005nm输出波长带宽 ＜5nm ＜10nm多级光谱滤除装置 根据波长自动选择滤光片，消除多级光谱杂散光 　光调制频率 4~400Hz数据采集装置灵敏度 锁相放大器 2nV；直流数据采集可选标准探测器 标准硅探测器 （标定200~1100nm） 标准热释电探测器（标定1~14mm）光谱响应度测量重复性* &le ± 1.5% &le ± 5%光路中心高 305mm仪器尺寸 1500mm× 1200mm× 560mm控制机柜 标准4U控制柜，含计算机主要特点：◆ 宽光谱范围（200~2500nm或1~14&mu m可选），适用面广宽光谱范围意味着适用于各种不同样品，如响应在日盲区的深紫外探测器、响应在可见光的太阳能电池、响应在近红外的光纤传感器、响应在中远红外的红外光电传感器，都可以在DSR100上测量光谱响应度。◆ 开机即用的Turnkey系统设计，维护简单系统采用替代法的测量原理，设计成开机即用的turnkey模式，用户不需要在实验前对系统进行复杂的调试，日常维护也十分简单。◆ 调制法测量技术，提升测量结果信噪比DSR100系统采用调制法测量技术。调制法是目前国家计量单位采用的标准方法，通过选频放大的技术，可以大幅度抑制杂散光或环境噪声对测量精度带来的负面影响。DSR100系统针对弱信号采集专门设计了独特的前置放大电路，同时采用高性能的锁相放大器进行调制法测量。锁相放大器测量灵敏度达到2nV，动态范围达到100dB。通过提高测量灵敏度并且抑制噪声，DSR100系统可以从背景噪声中提取非常微弱的光电探测器响应信号。◆ 全反射光路设计，优化光斑质量由于各种光电探测器的光谱响应范围不同，因此好的探测器光谱响应度测量系统应该是宽光谱范围的，这样才能具备较强的通用性。在宽光谱范围的光学设计中，采用反射式的光路设计要比透射式得到更高品质的光束质量和均匀光斑。在透射式的光学系统中，影响光束质量和光斑品质的重要因素是色差，色差源自于不同波长的单色光在光学材料中的折射率不同，波长范围越宽，色差越明显。而在反射式的光学系统中，由于根本不涉及折射，所以不存在色差的问题。因此采用反射式光路，成像质量大大优于透射式光路，从而可以得到更高均匀度的平行光斑，或者更小尺寸的汇聚光斑。◆ 高稳定性光源，降低背景噪声影响尽管采用调制法可以降低系统杂散光和背景噪声对测量的影响，但光源本身的波动依然无法消除。因此，在采用调制法的系统中，光源稳定性反而成为系统噪声的主要来源。DSR100采用高稳定性的光源来保证系统的高重复性。右图是典型的光源相对强度的稳定度测量数据。◆ 全自动测量流程1)自动化测量流程得到高重复性样品的重复定位精度很大程度上决定了测量重复性，电动平移台重复定位精度10um，远远高于手动样品定位2)自动化测量流程降低了操作人员的要求按软件文字提示即可正确操作系统进行测量，不需要对操作人员进行复杂的培训，特别适合工业客户做检测用3)自动化测量流程提高时间利用率系统在预设方案后即自动运行测量流程，可提高操作人员时间利用率◆ 大空间样品仓，四壁可拆卸，方便系统调试特别设计的四壁方便拆卸的样品仓，给实验人员足够大的空间进行样品安装和调试。同时，也能容纳一些特殊体积的探测器，比如液氮制冷的探测器、条纹变相管等。实验人员的可操作性大大增强。◆ 激光监视光路选项，CCD图像监控，可对极小面积的光电探测器进行精确定位◆ 标准测量软件，数据导出格式支持第三方软件DSR100系统的软件保存所有测试第一手原始数据，可供实验人员导出成txt、xls等常见格式的文档，以便后期分析处理。

高纯锗γ伽马能谱仪器第一部分：高纯锗探测器 高锗探测器由于其无与伦比的优异分辨率，是核测量最精密和最先进的工具，在核物理 研究与核测量中具有不可替代的地位。 完整的高纯锗探测器的制造过程包括晶体制备、探测器结构设计、高性能低噪声前置放大 器设计、超高真空封装与生产成型、指标测试和稳定性考核等。经国家权威计量部门检定， 其关键 性能指标优异、稳定性良好。 高纯锗探测器的工作机理：高纯锗晶体的杂质浓度低至 1010 原子/cm3 量级，是世界上最纯 净的物质。高纯锗探测器表面 分别有 N+、P+电极，在该两种电极上加反向偏压后，由于高 纯锗晶体极低的杂质浓度，其内部将工作在全耗尽状态，此时伽马射线在其内部沉积能量产生 的载流子在电场的作用下被收集，形成的电流信号通过前置放大器被转换为与沉积能量成正比 的电压信号。 高纯锗探测器所采用的晶体外形为一圆柱体，在 其外表面为 N+电极，在其内部电极孔内部为 P+电极， 两种电极分别使用成熟的锂扩散、硼离子注入技术制 造。威视系列高性能 P 型同轴高纯锗探测器的 N+电 极约为 0.5mm 厚，P+电极约为 0.5μm 厚。 探测器的前置放大器可根据用户需求选用阻容反馈或脉冲反馈前放，性能优异，长期稳 定性好，除适配威视系列数字谱仪外，还可兼容市场上主流的谱仪产品。 威视系列高性能 P 型优化高纯锗探测器配置垂直冷指，并可根据用户需要配置“L 形”、 “U 形”、水平冷指等定制化设计，同时为用户在探测器封装与冷指材料上提供超低本底选项。为保证制冷效率，探测器舱室应保持严密的真空条件。P 型探测器的总体特性：能量响应范围：30keV 至 10MeV；相对探测效率 10% 至 80%； 可满足绝大部分样品测量应用和大部分研究测量应用的要求； 全面保证相对效率、分辨率、峰康比和峰形指标； 可配置普通阻抗反馈前放或适于高计数率的脉冲光反馈前放。 TKGEP-S 系列探测器型号与性能指标：型号晶体尺寸(mm)能量分辨率-FWHM(≤keV)峰形(≤)峰康比（≥）效率（≥）直径厚度@59.5keV@122keV@1.33MeVFW.1M/FWHMFW.02M/FWHMTKGEP-S1250300.700.801.81.92.73212%TKGEP-S3070300.700.851.81.92.74530%TKGEP-S4070400.750.901.852.02.84840%TKGEP-S5085300.850.951.852.03.05350%TKGEP-S6090300.901.01.902.03.05860%TKGEP-S7085500.951.11.952.03.06270%第二部分：谱仪（多道分析仪） 配套高纯锗探测器的一款新型数字化谱仪。其设计功能完善，其稳定性业已经实际使用验证。针对高效率探测器或高 计数率条件下对信号处理的要求，结合软件，谱仪在数字化极零调 节、死时间校正和弹道亏损校正方面做了具有相当先进性和独到 性的设计。 谱仪整体功能与特性：全数字化控制，保证人机交互灵活探测器回温情况下高压自动切断功能（shutdown）多种滤波模式，可根据特定环境配置滤波参数，具备低频噪声抑制功能具备门控数字化基线恢复，自动极零，零死时间校正，弹道亏损校正等完 整先进功能最大数据通过率大于 100kcps，对高计数率样品能获得准确的测量结果支持 USB3.0 接口谱仪特征功能： 基础参数显示：系统的电源开启状态，高压开启状态，高压目标值，高压升降过程 动态显示。全数字化自动高压加载：用户根据探测器参数选定高压后，系统自动按指定的速率 和目标值进行高压加载，直到满足探测器要求。异常处理功能：当系统意外掉电，设备自动启动 UPS 功能，并按异常处理逻辑，进 行高压缓降，以保护探测器安全。抑制电荷收集时间效应功能：基于 FPGA 的硬件算法，利用快通道梯形脉宽来统计 电荷收集的方法简单实用高效。 具体参数指标： 系统非线性：积分非线性：≤ 0.01%；微分非线性：≤±0.28最大通过率：成形时间设置为上升时间 500ns，平顶时间 500ns时，系统等效的死时间约为 2.79μs，此时，最大脉冲通过率将达到 130Kcps。粗调增益：：由计算机选定为 1,2,4,8细调增益：由计算机设定为 0.45 至 1.00尺寸与重量：376D X 242W X 116 H mm, 2.2KG工作条件：0 C 到 50 C（包括 LCD 显示）。操作系统：Windows 7/ Windows10。显示/接口：320 240 像素(pixel) 有机发光半导体(OLCD)系统状态信息。220V市电接入端子，USB3.0接口。高压输出接口，探测器电源接口，探测器信号输入端子。第三部分：液氮回凝制冷器 采用低振动长寿命脉冲管制冷机，运行寿命长于 10 年； 25L 液氮容器，不断电条件下可连续工作两年以上； 对探测器分辨率无影响； 可匹配垂直、水平与弯头型冷指； 液晶显示屏实时显示液氮水平、制冷机运行状态等信息； 可选购基于无线技术的遥控器，远程控制制冷系统或显示运行状态； 配有自动式液氮填充接口，可自动加注液氮； 在制冷维系时长为 48 小时前发出提示与报警； 外形尺寸：64.5cm 高 x 45.6cm 直径（不含探测器）； 功耗：运行时小于 150W，启动时最大 250W； 工作环境：0 - 35℃，相对湿度 20%至 80%（无冷凝）； 噪声：1m 处小于 60 分贝。第四部分：伽马谱软件包 研制开发一套完整的实验室高纯锗伽马谱仪，除了高纯锗探测器这一核心部件之外，还需要在与其配套的制冷器、谱仪和分析软件上下足十分的功夫。 历经十年的反复磋磨与雕琢，目前这款即将商品化的TKGammaWiz软件包已具备完整而 强大的功能。 它是一个完整的软件包，只需一次安装，用户即可实现如下功能： 系统的参数设置与硬件控制，包括增益细调、启动数字化稳谱、调节高压、显示实 时间/活时间和脉冲宽度、 系统的能量与效率刻度。初始化安装时，软件会提示用户进行参数设置与能量/效 率刻度。 能谱获取与显示。具有多路谱图同步获取功能。 谱分析与活度计算。多种寻峰方法与峰面积计算方法、多种本底算法、完善的各种校正功能，以期得到最小的不确定度。 分析结果报告与质量保证。完整的数据报告会给出每一次测量的条件与结果，以保 证随时可以回溯。 它具有如下鲜明的个性化功用与特点： 设计有可切换的操作员（operator）与专家（expert）两种使用权限，以保证系统 与数据安全可靠。 独特的能谱采集回放功能。设计用于当数据超出设置的限值、或不确定度较高时， 从源头上予以确认或诊断。 对具备”批处理”条件的样品，可定制流程化的“一键分析”。 具体参数与特性： 刻度：支持能量、峰形、效率刻度，可人工刻度，也可载入存储的数据文件。效率曲线可 载入自主研发的无源效率刻度软件产生的效率刻度文件，并支持三种拟合方法：单一函数多 项式拟合、插值法、带“拐点”（Knee）的多项式拟合。 寻峰：支持 Mariscotti 法寻峰，可自动或手动完成寻峰。 本底确定方法：自动确定法、SNIP剥谱法、峰侵蚀法等。软件会自动选定最佳方法。 分析用核素库： 软件包含默认的 2000 个核素的衰变纲图与相应的伽马射线能量数据, 用 户可在此基础上进一步编辑并生成自己的自定义子库。软件核素库支持对核素名称、质量、 能量的查询，和对母子核的编辑。 核素识别的方法： 软件默认使用基于库寻峰的核素识别方法，具体执行程序如下： 使用广义二阶差分方法初步寻峰，根据寻峰结果对核素库进行筛选。用峰侵蚀方法分析全谱本底，扣除本底后，在库峰位所在能量点用最小二乘法进行峰拟合作为寻峰结果。 分析后的首选核素将会直接标注在谱上，方便查看。 谱分析中的校正：母子核衰变校正；样品集与谱获取期间的衰变校正。 MDA 计算：Currie 算法，后续可扩展 ORTEC MDA 等 18 种算法。分析结果报告：报告主要包括能谱信息、刻度、分析设置、分析峰、分析核素几个部分内容，支持 pdf、rpt、doc 三种格式。 界面：默认 office 风格，可自行切换。一图展示能谱、寻峰、核素识别结果等内容，并 可根据指定核素计算显示其余能量峰的高度。适应的操作系统：Windows7/810 32/64 位操作系统。第五部分：实验室无源效率刻度软件 蒙特卡罗程序包：基于 Geant4 软件程序包，能够准确模拟光子与物质相作用的整个过程。 探测器类型：支持同轴型、面型、井型三种类型探测器。 能量范围：10keV-7000keV； 刻度角度：支持任意角度刻度。探测效率：支持真实物理级别的级联符合校正，通过自研能量沉积算法获取探测效率。 常见容器库：内置 9 种常见的容器库，支持圆柱、圆盘、烧杯、马林杯、U 型杯、盒子、球 型、点源、横向圆柱等对称型样品模型。 材料库工具：内置 40 余种常见材料，允许用户自定义材料。 3D 视觉及几何校验：提供快速 3D 视觉及更精细的几何模型定义，提供完整的几何模型校验。 输入参数敏感性分析：提供输入参数敏感性分析工具，方便用户定位影响效率刻度的参数项。 自表征校正工具：允许用户自主完成探测器表征，无需返厂，确保刻度的准确性。 效率刻度拟合公式：允许用户通过拟合公式计算不同能量对应的探测效率。 刻度结果报表:支持完整刻度结果数据的报表预览及打印。 适应的操作系统：Windows7/8/10 64 位操作系统。第六部分：铅室1.标准铅室 TKLBS-G2 是一款顶开门压杆式低本底铅室，用于高纯锗γ能谱仪系统，屏蔽环 境本底对探测过程的干扰，提高测量的准确性。具体参数： 外层材料：1cm 低碳钢；中层材料：10cm 低本底铅 4π 方向屏蔽；内层材料：3 mm 无氧铜；结构：压杆式顶部平移开门设计； 承重桌材料：低碳钢；占地面积：65cm x 65cm；内腔尺寸：Φ310mm x 409mm；重量：大于 1.1 吨； 铅室说明：分三个型号，TKLBS-G1，TKLBS-G2，和TKLBS-U，TKLBS为low background shelid低本底屏蔽的缩写，G1代表Grad1等级1，使用铅材料厚度为10cm，本底保 证＜3.0cps，常规值＜2.8cps；G2代表Grad1等级2，使用铅材料厚度为15cm，本 底保证＜2.0cps，常规值＜1.6cps；U代表Ultra超级，使用铅材料厚度为15cm， 同时使用液氮挥发气体赶走铅室内腔空气，使之降低空气中氡的影响，本底保证＜1.0cps。按照约定俗称，以上本底均针对40%效率高纯锗探测器。2.超低本底铅室 TKULBS-G 是一款顶开门压杆式超低本底铅室，用于高纯锗γ能谱仪系统，屏蔽环境本底 对探测过程的干扰，提高测量的准确性。本底指标：本底指标：在正常放射性环境下 50keV 至 3MeV 范围内保证值小于 1.2cps（40%效率）， 典型值约 1cps 左右。具体参数： 高度 682.1 mm (26.9 in.)； 直径 558.8 mm (22.0 in.)； 内腔: 直径 228.6 mm (9 in.)； 深度：355.6 mm (14 in.)；最外层：9.5 mm (3/8 in.) 厚的低碳钢； 屏蔽层: 152 mm (6 in.)厚的低本底铅； 内衬：1 mm 厚的锡与 1.5mm 厚的无氧铜 重量: 1625 Kg 喷漆: 浅灰色环氧漆 桌子高度：68.5-765 .5cm 高度可调可选超低本底内衬：2.5cm 厚的 25Bq/kg 的超低本底铅。