康普頓抑制計(jì)數(shù)系統(tǒng)

康普頓抑制系統(tǒng)基礎(chǔ)
在典型的低本底應(yīng)用系統(tǒng)中，為了降低計(jì)數(shù)系統(tǒng)部件（探測(cè)器、鉛屏蔽和屏蔽室內(nèi)的空氣）的固有放射性，我們付出了極大的努力。在高純鍺譜系統(tǒng)中，這些低本底測(cè)量系統(tǒng)，更多的我們傾向于較少宇宙射線本底和自然環(huán)境本底。

康普頓抑制系統(tǒng)是為了降低這些典型計(jì)數(shù)系統(tǒng)中的平臺(tái)計(jì)數(shù)而設(shè)計(jì)。雖然低本底系統(tǒng)去除了大部分增加的本底來源，但他們并沒有解決峰下連續(xù)譜的貢獻(xiàn)：康普頓散射事件。康普頓散射發(fā)生在入射光子的全部能量未被HPGe探測(cè)器吸收的情況下，而離開探測(cè)器的部分能量無法計(jì)算。在伽馬射線能譜中，這個(gè)部分計(jì)數(shù)出現(xiàn)在康普頓連續(xù)平臺(tái)的峰一下，屬于隨機(jī)事件。

峰高度與康普頓連續(xù)譜平均高度的比值稱為峰康比（P/C）。在標(biāo)準(zhǔn)的HPGe探測(cè)器中，Co60的1.33MeV的峰康比通常在40：1到60：1之間，較大的探測(cè)器的峰康比可以接近100：1。

因?yàn)樘右莸哪芰渴且怨庾拥男问桨l(fā)射，所以有可能用另一個(gè)探測(cè)器來收集這個(gè)射線。這通常是用一種比較便宜的材料（如NaI）制作的大晶體來實(shí)現(xiàn)，成為符合探測(cè)器。通過將HPGe和符合探測(cè)器中的計(jì)數(shù)事件通過時(shí)間電子學(xué)相關(guān)聯(lián)，符合探測(cè)器中計(jì)數(shù)時(shí)間可用于判別丟棄HPGe探測(cè)器中同時(shí)發(fā)生的計(jì)數(shù)事件。其結(jié)果是實(shí)現(xiàn)對(duì)康普頓平臺(tái)的壓制。在康普頓抑制系統(tǒng)中，使用60%相對(duì)效率的N型探測(cè)器可獲得超過1300：1的峰康比。這將導(dǎo)致平臺(tái)高度降低約10倍，MDA值降低超過3倍。

康普頓抑制系統(tǒng)中HPGe探測(cè)器的選擇要素
康普頓抑制系統(tǒng)的有效性取決于對(duì)HPGe探測(cè)器散射出來的光子的收集能力。因?yàn)楣庾雍退龅降拿恳环N材料都有發(fā)生相互作用的可能型，所以在HPGe晶體的有效體積和符合探測(cè)器晶體之間必須使用盡可能少的材料。有關(guān)材料包括：

	應(yīng)該選擇的特性	不應(yīng)該選擇的特性
HPGe外部接觸級(jí)	超薄的外部接觸級(jí)：使用一個(gè)ORTEC Gamma-X (GMX) 探測(cè)器，N型晶體，外部的接觸級(jí)厚度只有0.3微米硼。	標(biāo)準(zhǔn)P型探頭：P型探測(cè)器，比如GEM探測(cè)器和優(yōu)化型GEM-M探測(cè)器，擁有一個(gè)較厚的外部接觸級(jí)（~600微米的鋰注入層）。這個(gè)接觸級(jí)是Gamma-X N型探測(cè)器的接觸級(jí)厚度的三倍。這會(huì)導(dǎo)致散射射線被阻擋的概率大大增加。  能量延展P型高純鍺探測(cè)器：能量延展P型探測(cè)器，如優(yōu)化型GEM-C，只有在探測(cè)器前端擁有超薄的入射窗。但側(cè)面被較厚的鋰離子注入層包裹，所以標(biāo)準(zhǔn)的P型探測(cè)器不應(yīng)該被使用。
高純鍺晶體支撐杯	低密度支撐杯：ORTEC使用0.5mm厚度的，低本底鋁材質(zhì)的支撐杯。在標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器制造中。	銅材料支撐杯：由于銅具有較高的材料密度和質(zhì)量吸收系數(shù)，應(yīng)該避免使用銅作為晶體支撐杯。這大大降低了散射光子進(jìn)入符合探測(cè)器大的概率。
探測(cè)器端蓋	低密度端蓋： 1.5mm厚的碳纖維端蓋或低本底鋁端蓋配備碳纖維窗。	鎂端蓋：鎂材料比鋁材料具有更高的質(zhì)量吸收系數(shù)，大大增加了射線與物質(zhì)相互作用的概率。使得散射射線進(jìn)入符合探測(cè)器的概率降低。 銅端蓋： 與銅支撐杯一樣，應(yīng)該避免在低本底計(jì)數(shù)系統(tǒng)中使用銅材質(zhì)的端蓋。
高純鍺探測(cè)器與屏蔽體之間的空氣，其他材料	盡可能大的HPGe晶體直徑：在一個(gè)典型的83mm直徑的端蓋中，可以放置一個(gè)直徑為70mm的探測(cè)器晶體。這相當(dāng)于可以放置一個(gè)相對(duì)效率達(dá)到70%的N型探測(cè)器。對(duì)于定制的康普頓抑制系統(tǒng)，可以使用更大的HPGe晶體和端蓋，以提高性能。
符合探測(cè)器尺寸	HPGe探測(cè)器端蓋直徑應(yīng)該匹配環(huán)形NaI的內(nèi)徑： 在訂購(gòu)時(shí)，需要訂購(gòu)與探測(cè)器端蓋尺寸匹配的NaI環(huán)形探測(cè)器。

 
熟悉低本底探測(cè)器的用戶會(huì)注意到，鎂端蓋，銅端蓋和銅質(zhì)晶體支撐杯通常用于低本底探測(cè)器。雖然傳統(tǒng)的想法認(rèn)為康普頓抑制系統(tǒng)是超低活度樣品測(cè)量的解決方案，但事實(shí)并非如此。通過在探測(cè)器結(jié)構(gòu)中使用這些材料，總體效果是降低康普頓抑制系統(tǒng)的性能（也就是降低峰康比）。所以在康普頓抑制系統(tǒng)中，取舍是非常重要的。

康普頓抑制系統(tǒng)中其他的重要部件
為了能夠同時(shí)探測(cè)到從高純鍺探測(cè)器散射到NaI環(huán)或塞型探測(cè)器中的康普頓散射射線，并使得康普頓平臺(tái)高度最小化，正確的電子學(xué)設(shè)置是非常重要的。歷，ORTEC提供了一個(gè)基于NIM插件電子學(xué)搭建的模擬系統(tǒng)。隨著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，ORTEC推出了數(shù)字式雙通道MCA。數(shù)字版本的康普頓抑制系統(tǒng)在調(diào)試的復(fù)雜性和耗時(shí)方面得到了大大的降低。

數(shù)字化版本的CSS顯著的減少了對(duì)電子學(xué)設(shè)備的要求，使用了更少的組件，更緊湊的空間設(shè)計(jì)。不再需要大型的NIM機(jī)架。在不采用任何NIM電子學(xué)的情況下，為了進(jìn)一步提高空間利用率，ORTEC將原有的盒式的屏蔽體替換為更為整體的一體化澆筑的圓柱形屏蔽體。屏蔽體厚度為4英寸（10厘米），內(nèi)部高度比傳統(tǒng)的屏蔽體高4英寸（10厘米）。重量只有原有的屏蔽體的一半，占地面積也是原有屏蔽體的一半。此外，圓柱形的屏蔽體的頂部滑動(dòng)開門設(shè)計(jì)，允許用于將符合探測(cè)器安裝在頂部的屏蔽體中。這種創(chuàng)新的做法使得樣品的加載和卸載大大的簡(jiǎn)化，只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的步驟即可完成，節(jié)省了時(shí)間。同時(shí)，也對(duì)每次加載和卸載樣品時(shí)對(duì)探測(cè)器可能造成的損傷降到。從NaI環(huán)中移除塞型探測(cè)器，可以大大增加樣品測(cè)量空間，并且不需要犧牲4-π覆蓋的幾何結(jié)構(gòu)和康普頓抑制性能。

下面的表格做為典型的CSS選項(xiàng). 

可升級(jí)反宇宙射線功能，使用塑料閃爍體探測(cè)器。詳細(xì)信息請(qǐng)聯(lián)系工廠獲得。

對(duì)于用戶定制的HPGe探測(cè)器（更大的GMX探測(cè)器或平面型探測(cè)器），環(huán)形符合探測(cè)器（更大的內(nèi)徑，不同的閃爍材料，如BGO），屏蔽體，或桌子，請(qǐng)聯(lián)系工廠。

關(guān)鍵部件	Model CSS-D-60
探測(cè)器	標(biāo)準(zhǔn)配置為N-type HPGe (GMX) 60% 相對(duì)效率探測(cè)器，使用83mm直徑端蓋，低本底Al支撐杯，和整體碳纖維端蓋。其他尺寸探測(cè)器可選，相對(duì)效率60%，端蓋尺寸83mm。
NaI環(huán)及符合探測(cè)器	9”x9” NaI環(huán)，內(nèi)徑3.5”。外徑10.75”。分辨率：@662 keV ≤11%. 6”x2” NaI餅狀探測(cè)器。分辨率：@662 keV ≤7%.
樣品尺寸	3.5”直徑，3”高度（容量高達(dá)750 mL）。
電子學(xué)	DSPEC-502A數(shù)字式雙路MCA 帶有符合/反符合功能。設(shè)置時(shí)間少于30分鐘。556H高壓模塊為NaI環(huán)探測(cè)器提供高壓。
屏蔽體	圓柱形4英寸 (10 cm)厚低本底鉛室，內(nèi)層采用Tn/Cu復(fù)合屏蔽設(shè)計(jì)。  屏蔽體內(nèi)部空間：11”直徑，18”內(nèi)高。 可選配反宇宙射線組件，（塑料閃爍體探測(cè)器）。
軟件	包含GammaVision Gamma Spectroscopy Software。通常情況下不配備計(jì)算機(jī)，如需要在訂購(gòu)時(shí)提出。
性能保證值，峰康比（與500KeV附件平臺(tái)高度平均值的比值）	1300:1或更高 (使用標(biāo)準(zhǔn)的GMX60探測(cè)器)。  說明：使用更小的GMX探測(cè)器的P:C性能會(huì)相對(duì)降低。
本底計(jì)數(shù)率	0.5 cps 或更低，使用盒型或圓柱形原廠屏蔽體。

對(duì)于一套完整的系統(tǒng)，如果需要特殊設(shè)計(jì)的屏蔽體，時(shí)間符合電子學(xué)，符合探測(cè)器，高純鍺探測(cè)器等，請(qǐng)聯(lián)系工廠。