万喜堂彩票官网平台 Gammacalib V3.0 γ探测器无源效率刻度软件

一、产品介绍

无源效率刻度软件 Gammacalib V3.0 是用于半导体 γ 射线探测器无源效率刻度的产品。软件几何和材料建模能力强大，计算精度高，速度快，界面简单，使用方便。其核心算法的正确性经过了 200 多块不同形状和能量体源的实验测量结果检验。

二、 Gammacalib V3.0 的性能

l 采用功能强大的 CAD 软件建模，支持三维激光扫描建模，实现对任意形状的体源的三维可视化快速建模。

l 可定制 30 余种模板。

l 放射源到探测器的距离可以为 0 到无穷远。

l 刻度的能量范围 3keV 到 10MeV 。

l 具有级联符合相加校正功能。

l 积分控制精度可以人为调节，软件默认值为 3% 。 200 块体源实验结果的相对误差，在 45keV 到 80 keV 一般不大于 10% ， 80keV 到 7MeV 不大于 5% 。

l 效率刻度曲线计算时间：计算时间小于 5 秒。

l 中、英文界面。

三、无源效率刻度的基本原理

图1 γ 探测器无源效率刻度方法示意图

为任意体源， 为源 的一个微元， 为探测器端面相对于 所张区域， 为探测 器侧 面相对于 所张区

域。假设源 的能量为 的粒子的 发射 率为 ， 为 中单位体积内 向 方向发射的能量为 的粒子的发射

率。

令 为探测器端面对 所张立体角， 为 的小量。设在 立体角内从

发射出的粒子，未经过能量损失到 达 探测器上表面，在探测器 内的峰探测效率为 ；设在

立体角内从 发射出的粒子穿透屏 蔽层（包括源的自吸收层），且没 有 发生能量损失的穿透率为

。则源 发射出的 能量为的 粒子在探测器端面的探测效 为：

（ 1 ）

同理，设 为探测器侧面对 所张立体角， 为 的无穷 小 量。则源 发射出的

能量为 的粒子在探测器侧面的探测 效 率为：

（ 2 ）

  探测器对源 的能量为 的粒子的探测效率为：

（ 3 ）

从公式（ 1 ）、（ 2 ）和（ 3 ）可以看出，为了获得任意体源 发射出的 能量为 的光子探测 效率 ，需要完

成如下工作：

（ 1 ）确定探测器和体源的几何模型和材料模型；

（ 2 ）计算体积 中任意点 向探测器发射的任意方向的能量为 的粒子的直穿穿透率 ，即计算每条

射线在到达探测器以前的路径上经过的 材料 长度和宏观截面；

  （ 3 ）计算体积 中任意点 向探测器发射的任意方向的能量为 的粒子在探测器内的探测 效率 ，即

  进行 探测器表征；

  （ 4 ）计算公式（ 1 ）和（ 2 ）所示的积分。

   要实现对任意体源的无源效率刻度，则需要完成如下工作：

  （ 1 ）建立探测器的几何模型和材料模型；

  （ 2 ）表征探测器，即建立空间中任意点发射出的射线的探测效率的角分布；

  （ 3 ）实现体源的计算机快速三维建模；

  （ 4 ）实现公式（ 1 ）和（ 2 ）的快速积分。

四、相对于实验刻度的优点

l 无需使用放射源进行效率刻度，无需管理和处置放射源，无需放射源许可证；

l 避免污染实验室，节省经费；

l 精度高，快速省时，可以在短时间内得到可靠的结果；

l 强大的几何建模能力，适用于任意几何形状；

l 除适用于常规样品外，还适于刻度非常规或难处理的样品，如：水泥、钢铁、气体、土 壤、 空气、过滤器、树脂

等，适于任意材料、任意密度、任意外形尺寸大小的样品；

l 适用于任意基底材料和屏蔽材料；

l 适用于任意准直器和屏蔽；

l 节省样品制备时间，由软件根据样品情况精确建模、刻度，不用花大量时间制备样品；

l 可进行大尺度样品测量，避免采样过程可能导致的样品不具有代表性的问题；

l 快速测量，可节省采样、包装、运输、制备样品、实验室测量的时间和费用；

l 避免由于采样而可能面临的事故风险，如对高温、高压力、高腐蚀性、高放射性物体的采 样，登高爬梯，等等；

l 避免对难以采样的对象进行采样，如深层水泥、钢材、土壤、容器内的放射性物品垃圾、管 道、地面等等。

五、 Gammacalib V3.0 的典型界面

图 2 级联符合相加校正效率刻度因子计算界面

图 4 测量马林杯内放射性物质示意图

图 5 典型的效率刻度曲线

图 6 复杂体源建模界面

六、 Gammacalib 软件计算准确性的验证

采用六种规格样品：马林杯（容积 1L ）、圆柱体（ Φ50×50mm ）、立方体（ 40×40×40mm ）、球体 Φ50mm 、锥体

（底面 Φ50mm ，高 50mm ）和平面滤纸，如图 8 所示。对于体源，每个测量位置的样品量不同，实际样品规格达到

200 块以上。

图 8 实验采用的样品源规格图

测量位置（如图 9 ）选择放射源在探测器轴向、 45° 方向和水平方向 3 个方向上测量，轴向和水平方向到探测器表面中

心 的距离分别为 0cm ， 10cm ， 25cm ， 40cm ， 45° 方向到探测器的距离分别为 0cm ， 10×10cm ， 20×20cm 。

图 9 样品源与探测器相对位置示意图

样品源的能量范围从 59.54keV 到 3253.4keV ，共 18 条谱线。

软件计算结果与实验测量结果的比较表明，在 80keV 以下，对于各种样品源，相对误差不大于 10% ，在 80keV 以上，

相对误差小于 5% 。

七、 Gammacalib 软件订制过程中的探测器表征

每个探测器在订制 Gammacalib 软件过程中都需要进行表征，表征工作在生产厂家万喜堂彩票进

行，图 10 为表征过程中的测量位置图。表 征采用的放射源均可溯源。表 1 为一探测器表征结果。

图 9 探测器表征测量位置

表 1 某探测器表征结果

位 置	结 果	241 Am 59.54keV	137 Cs 661.66keV	60 Co 1173keV	60 Co 1332keV
( 0.0 , 0.165 )	实验结果	0.3401	0.07555	0.04587	0.04109
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.79	0.91	0.97	0.97
	计算结果	0.3563	0.7568	0.04696	0.04224
	相对误差 (%)	0.28	0.75	2.4	2.8
( 0.0 , 15.0 )	实验结果	0.008721	0.002441	0.001586	0.001442
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.82	0.87	0.78	0.77
	计算结果	0.8692	0.002349	0.001552	0.004014
	相对误差 (%)	0.3	3.7	2.2	2.8
( 0.0 , 25.0 )	实验结果	0.003412	0.001010	0.000662	0.000604
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.82	0.86	0.77	0.76
	计算结果	0.3403	0.0009581	0.0006358	0.000581
	相对误差 (%)	0.3	5.1	4.0	3.8
(15.0, 15.0)	实验结果	0.005658	0.001536	0.000988	0.000898
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.82	0.86	0.77	0.76
	计算结果	0.005681	0.001524	0.000994	0.000902
	相对误差 (%)	0.4	0.8	0.5	0.5
(25.0, 25.0)	实验结果	0.002274	0.0006174	0.0003933	0.0003586
	不确定度 （ % ， K=1 ）	0.82	0.87	0.77	0.77
	计算结果	0.002309	0.0006202	0.0004004	0.0003626
	相对误差 (%)	1.5	0.5	1.8	1.1
(4.30, -1.50)	实验结果	0.1419	0.04361	0.02766	0.02500
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.79	0.89	0.89	0.89
	计算结果	0.1464	0.4196	0.02721	0.02433
	相对误差 (%)	3.2	3.8	1.6	2.7
(15.0, -1.50)	实验结果	0.01383	0.003975	0.002525	0.002286
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.82	0.85	0.76	0.76
	计算结果	0.1461	0.004095	0.002623	0.002381
	相对误差 (%)	5.7	3.0	3.9	4.2
(25.0, -1.50)	实验结果	0.005007	0.001462	0.000938	0.000847
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.83	0.87	0.78	0.78
	计算结果	0.005228	0.001505	0.000971	0.000873
	相对误差 (%)	4.4	3.5	3.6	3.1
(4.30, -2.50)	实验结果	0.1714	0.05197	0.03249	0.02932
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.79	0.88	0.89	0.89
	计算结果	0.1761	0.050223	0.03208	0.02868
	相对误差 (%)	2.7	3.4	0.85	2.2
(15.0, -2.50)	实验结果	0.01432	0.004073	0.002593	0.002345
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.82	0.85	0.76	0.76
	计算结果	0.01506	0.004200	0.002695	0.0024409
	相对误差 (%)	5.2	3.1	3.9	4.1
(25.0, -2.50)	实验结果	0.005057	0.001473	0.000946	0.000859
	不确定度（ % ， K=1 ）	0.83	0.87	0.77	0.77
	计算结果	0.005270	0.001524	0.000983	0.0008872
	相对误差 (%)	4.4	3.4	3.9	3.3