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| 标准编号 | GB/T 30151-2013 (GB/T30151-2013) | | 中文名称 | 高纯锗γ谱仪本底谱的特性 | | 英文名称 | Characterization of the spectrum background in HP Ge gamma-ray spectrometry | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | F81 | | 国际标准分类 | 27.120 | | 字数估计 | 15,113 | | 引用标准 | GB/T 4833.1; GB/T 4960.6; GB/T 7167 | | 采用标准 | IEC 61976-2000, MOD | | 标准依据 | 国家标准公告2013年第25号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了用高纯锗探测器构成的γ谱仪中本底谱的特性。本标准适用于由高纯锗探测器构成的γ谱仪采集的本底谱, 特别是低本底探测器采集的本底谱。本标准不涉及降低本底的方法。 | GB/T 30151-2013
Characterization of the spectrum background in HPGe gamma-ray spectrometry
ICS 27.120
F81
中华人民共和国国家标准
高纯锗γ谱仪本底谱的特性
2013-12-17发布
2014-08-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅰ
引言 Ⅱ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 谱的描述 2
5 本底谱特性 2
附录A(资料性附录) 常用的峰能量 4
附录B(资料性附录) 本底连续谱和本底峰测量的示意和实例 5
参考文献 10
前言
本标准按照GB/T 1.1―2009给出的规则起草。
本标准使用重新起草法修改采用IEC 61976:2000《核仪器 谱仪 高纯锗γ射线谱仪谱本底的特
性》。
本标准对IEC 61976:2000的主要修改如下[这些修改涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的
垂直单线(│)予以标示]:
---增加“引言”,纳入IEC 标准第1章“范围和目的”中标准编制的目的等有关内容;
---按GB/T 1.1的要求改写第1章“范围”;
---第2章“规范性引用文件”,用GB/T 4960.6-2008《核科学技术术语 第6部分:核仪器仪表》
代替(参照IEC 60050-393:2003和IEC 60050-394:2007编制)IEC 60050-393:1996《核仪器
物理现象和基本概念》和IEC 60050-394:1995《核仪器 仪器》;增加引用文件GB/T 4833.1
《多道分析器 第1部分:主要技术要求与试验方法》和GB/T 7167《锗γ射线探测器测试方
法》;
---第3章标题改为“术语和定义”;
---第4章“谱的描述”增加γ谱的一般测量方法,即“高纯锗γ谱仪对γ谱的一般测量宜采用
GB/T 4833.1和GB/T 7167提供的方法”;
---5.1“本底连续谱”中“(还可在任何其他感兴趣的能量确定)”改为“(还可在任何其他感兴趣的
能量点或能量区间确定)”,以扩大本底连续谱测量的能量可选范围;
---在5.2的“包含的总道数,”后增加“并使测量的计算结果的误差相对较小,所以可能需要
在“第一个和”中增加1道。”;
---在表A.1中增加表注:“对226Ra,在226Ra与222Rn平衡的条件下可以测量226Ra的谱;对238U,
在238U与226Ra平衡条件下(较难实现)可通过测量226Ra的谱以及分析和计算得到238U
的谱。”;
---增加附录B(资料性附录)“本底连续谱和本底峰测量的示意和实例”,即针对第5章“本底特
性”的式(1)和式(2)给出示意图,以加深对公式的理解,还增加本底连续谱和本底峰的两个实
测谱,以丰富本标准的内容;
---增加参考文献,列入 GB/T 2900.81-2008《电工术语 核仪器 物理现象和基本概念》和
GB/T 2900.82-2008《电工术语 核仪器 仪表、系统、设备和探测器》。
本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会(SAC/TC30)归口。
本标准起草单位:核工业标准化研究所、中科院高能物理研究所、清华大学。
本标准主要起草人:熊正隆、赵京伟、刘以农、严陈昌、朱学敏、李玉兰。
引 言
本标准的目的是为描述和测量由高纯锗探测器构成的γ谱仪的本底谱提供统一的方法,其定义和
方法特别适用于评价由高纯锗探测器构成的低本底γ谱仪。
本标准定义的本底连续谱和本底峰的测量方法是在大量实验结果的基础上确定的,该方法不仅提
供给制造商和用户,还可在几种不同类型高纯锗探测器的类似测量之间提供对比。
高纯锗γ谱仪本底谱的特性
1 范围
本标准规定了用高纯锗探测器构成的γ谱仪中本底谱的特性。
本标准适用于由高纯锗探测器构成的γ谱仪采集的本底谱,特别是低本底探测器采集的本底谱。
本标准不涉及降低本底的方法。
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 4833.1 多道分析器 第1部分:主要技术要求与试验方法(GB/T 4833.1-2007,IEC
61342:1995,MOD)
GB/T 4960.6 核科学技术术语 第6部分:核仪器仪表
GB/T 7167 锗γ射线探测器测试方法
3 术语和定义
GB/T 4960.6界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
通常指某一特定辐射量的数值随能量的分布,例如粒子发射率与其能量的关系。
[GB/T 4960.6-2008,3.1.37]
3.2
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。
[GB/T 4960.6-2008,3.2.27]
3.3
样品 sample
关注并需要测量其中放射性核素及含量的一种材料。
3.4
外部本底 externalbackground
在没有待测样品的给定配置中,高纯锗探测器所测得的谱。
3.5
样品诱发本底 sample-inducedbackground
由样品发射的、而不包括放置在探测器附近的任何源(含样品)的全能峰的所有谱数据。
3.6
总本底 totalbackground
外部本底与样品诱发本底之和。
3.7
本底峰 backgroundpeak
外部本底谱中任意源产生的所有全能峰。
3.8
本底连续谱 backgroundcontinuum
外部本底谱中不属于全能峰的任何数据。
3.9
峰基线 peakbaseline
在本底峰区域附近那些属于外部本底和样品诱发本底而不属于全能峰的计数。
4 谱的描述
本底谱的收集时间宜足够长,以保证在能量为100keV范围内一倍标准偏差的统计不确定度大约
为5%。这意味着,在所测谱的100keV能量区域内,每道的计数不应低于400,以减小数据中统计不确
定度对本底谱测量的影响。谱中道的数量宜足够多,即以每道能量表示的所收集感兴趣的能量范围足
够小,使得由于“道-能量”变换的误差所引起的计算不确定度与理论值相比足够小。
在开始本底谱测量之前,应采取所有必要的预防措施,以避免可能在实验室的实验、检查、校准中用
到的任何辐射源(包括天然的和人工的,如X射线、中子发生器和粒子加速器)对所测本底谱的影响。
能严重影响外部本底谱的因素是:
a) 测量的几何位置;
b) 屏蔽材料及其厚度和几何条件(包括探测器位置);
c) 测量的日期和时间;
d) 测量时的天气状况;
e) 测量的持续时间;
f) 气载放射性活度;
g) 测量室的空气流通情况。
因此,测量地点和条件的详细描述[以上a)~g)]宜包含在测量结果的报告中。
高纯锗γ谱仪对γ谱的一般测量宜采用GB/T 4833.1和GB/T 7167提供的方法。
常用核素的峰能量参见附录A。
5 本底谱特性
5.1 本底连续谱
本底连续谱的平均值B(E)以“计数每千电子伏千秒”表示。B(E)应是下述能量范围内的计数平
均值,即以指定能量为中心、其宽度是探测器在该能量给定半高宽(能量分辨力)的5倍。在所有计算
中,从能量到道数的变换应四舍五入(即在0.0~0.49999之间的小数应计为0.0,在0.5~0.99999之间
的小数应计为1.0)。
B(E)由式(1)给出:
B(E)=
TL
· G
5F(E)+1
· ∑
j+2.5F(E)
i=j-2.5F(E)
Ci (1)
式中:
B(E)---能量E 处本底连续谱的平均值,单位为计数每千电子伏千秒(keV×1000s)-1;
TL ---活时间,单位为秒(s);
G ---道数到能量的变换因子,单位为道每千电子伏(道/keV);
F(E)---探测器在能量E 处的分辨率,单位为以半高宽(FWHM)表示的道数;
Ci ---第i道的道计数;
j ---对应能量E 的道数。
平均量B(E)代表连续本底谱,对描述本底谱中无本底峰的区域最有用。它还描述本底峰区域的
平均本底,但可掩盖单个峰的真实价值。对一个特定的高纯锗探测器,B(E)值宜在3个能量点
(50keV、140keV和1350keV)确定(还可在任何其他感兴趣的能量点或能量区间确定),并将其结果
记录在本底谱测量的报告中。
本底连续谱测量的示意和实例参见附录B。
5.2 本底峰
在外部本底谱中,所选定本底峰能量的净峰面积ANP(E)以“计数每千秒”表示。ANP(E)以所选定
能量处3倍半高宽区域的总计数减去同一区域的峰基线计数来计算。峰基线计数由低于本底峰能量区
域的计数与高于本底峰能量区域的计数之和来确定。低于本底峰能量的区域从低于本底峰能量的3倍
半高宽延伸到1.5倍半高宽。高于本底峰的区域从高于本底峰能量的1.5倍半高宽延伸到3倍半高宽。
ANP(E)由式(2)给出:
ANP(E)=
T [L ∑
j+1.5F(E)
i=j-1.5F(E)
Ci- ∑
j-1-1.5F(E)
i=j-1-3F(E)
Ci- ∑
j+1+3F(E)
i=j+1+1.5F(E)
C ]i (2)
式中:
ANP(E)---对应能量E 的本底峰单位时间的净面积,单位为计数每千秒(1/1000s)。
当ANP(E)为负数时宜报告为0。
在使用式(2)时,应使得“第一个和”中包含的道数等于“第二个和”与“第三个和”中包含的总道数,
并使测量的计算结果的误差相对较小,所以可能需要在“第一个和”中增加1道。如果观察到基线有一
个明显的斜坡,则第二个和与第三个和中的道数应相等。有必要将以上三项归一为包含在每个求和项
中的道数,以便正确计算道数。
本底峰测量的示意和实例参见附录B。
附 录 A
(资料性附录)
常用的峰能量
以下峰能量来自天然和人工放射性核的发射,这些放射性核可存在于探测器材料中或自然环境中,
而且是很多用户感兴趣的,见表A.1。为特定应用,也可规定其他的同位素和能量。“宇[宙]生[成]的”
意味着宇宙射线与所列出材料的相互作用而生成。
注:宇生的相互作用数据来自“活化分析低本底γ射线分析实验室”,R.M.Lindstrom,D.J.Lindstrom,L.A.Slaback
和J.K.Langland,核仪器和方法(NIM)A299(1990)425~429。
表A.1 常用γ射线的峰能量表
能量/keV 源 能量/keV 源 能量/keV 源
13 UX射线 185.7,186.2 238U,226Raa 846.8 宇宙56Fe
25.6 231Th(235U) 197.1 宇宙71Ge,19F 911.1 228Ac(232Th)
31.8~37.3 137Cs 215.5 宇宙77Gem 962.1 宇宙63Cu
46.5 210Pb(238U) 238.6 212Pb(232Th) 968.9 228Ac(232Th)
53.4 宇生的73Gem 295.2 214Pb(238U) 1001.0 234mPa(238U)
59.5 241Am 351.9 214Pb(238U) 1063.6 宇生的207Pb
63.3 234Th(238U) 511 宇生的,湮没 1115.5 宇生的65Cu
66.7 宇生的73Gem 569.7 宇生的207Pb 1120.3 214Bi(238U)
72.8 PbX射线 583.1 208Tl(232Th) 1173.2 60Co
75.0 PbX射线 596.1 宇生的74Ge(n,n’) 1238.1 214Bi(238U)
84.8 PbX射线 609.3 214Bi(238U) 1327.0 宇生的63Cu
87.3 PbX射线 661.6 137Cs ......
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