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摘要：现如今，物理测量工作对准确性的要求逐渐提高，在此期间，高纯锗探测器在实际应用中的作用较为突出。针对高纯锗探测器的探测效率展开分析，在介绍工作原理、基本分类和影响因素的基础上，对其进行探测效率比较分析，具有重要的现实意义。
关键词：高纯锗；探测器；效率
前言：目前，物理测量准确性的重要性不言而喻，为了较小测量误差，提高物理测量结果的准确性，探究高纯锗探测器的探测效率具有必要性和迫切性，同时，这对物理事业持续发展具有重要影响。物理测量工作的发展和深入研究需要这项工作提供基础性支持，具体分析如下。
1 高纯锗探测器的基本介绍
1.1工作原理
它在γ射線和χ射线测量中发挥着不可替代的重要作用，在能量辨别和探测范围扩大等方面也具有一定的功能性作用。正常来讲，γ辐射探测器在光电效应等机制影响下会导致能量丢失，所丢失的能量在电场和外力作用能够形成电信号，以便电子学线路发展和探究。高纯锗探测器可被视为大体积的晶体二级管，适用于方向相反的偏压环境中，紧密联系于输入端特性。在等效电路图中，主要包括探测器电容、前放输入阻抗、晶体外径和脉冲信号组成[1]。
1.2基本分类
源探测效率：计算方法为记录脉冲数除以γ光子数。本征探测效率：计算方法为几率记录脉冲数除以射到探测器灵敏体积的粒子数。
除了上述测量目标的划分方法之外，还可依据事件性质进行划分，具体划分为源峰探测效率和本征峰测量效率两种[2]。
1.3影响因素
探测效率作为衡量高纯锗探测器效果的关键指标，其影响因素具有重要的分析意义，首先，几何条件。排除散射因素，仅仅探测器立体角被发射后，其中的射线方可被及时记录。其次，作用概率。上述射线与探测介质影响，此时应根据粒子差异性进行信号形成，当表现为带点粒子时，这时可以直接进行信号激发；当表现为中子时，这时需要先形成带电粒子，之后完成信号激发工作。基于介质条件不尽一致，因此带电粒子的产生几率和应用效率也不尽相同，总结为：介质原子序数于蕴含材料和γ射线效率成正比例相关。然后，物质减弱因子。射线在传输的过程中，会受到外界空气、外包装等因素影响，这在一定程度上会降低射线强度。最后，记录效率。部分信号在探测器原件中形成后，不能被及时记录，因此，选择性测量能够实现信号的及时记录，与此同时，还能避免测量条件、测量噪音等不良因素的影响，提高记录效率[3]。
2 探测效率比较分析
具体的比较内容如下：
2.1点源和面源比较
物理测量工作正式开始之前，应实施γ射线效率刻度工作。具体表现为：准备薄样品，形状为圆形，针对点源和面源进行差异性比较，以此挺高探测效率的准确性。在高纯锗探测器同心轴的1——20厘米的位置处，γ射线能量为184keV的点源和直径为2.4厘米的圆形面源的探测效率，运用蒙特卡罗程序予以分析、计算，从计算结果可知，在直径大于等于1厘米的条件下，二者间的探测效率在误差0.8%范围内相符。此时，能够实现面源到点源的替换，物理测量可以运用点源的探测效率刻度；在大于1里面的条件下，二者间差异达到12%。所以，面对不同距离下的探测效率时，应首要考虑差异性源形状的影响[4]。
2.2蒙特卡罗效率计算和公式比较
在物理测量过程中，会经常出现测量矛盾，即样品厚度与γ射线量之间的矛盾，要想降低样品厚度，那么量也自然变小，这一矛盾普遍存在，且无法避免，样品厚度降低又有自吸收之称，能够减少γ射线的吸收数量。探测器对此进行样品测量时，γ射线源能量为2.5keV，距离探测器8厘米，运用蒙特卡罗这一程序进行计算，并对计算结果予以对比分析，分析可知，自吸收影响与材料厚度间成正比例相关，当厚度不高于0.05厘米时，误差在0.8%之内相符。距离为1厘米时，仍利用这一程序进行效率计算，最终由计算可知，厚度在20厘米时，误差为8%，因此，可以根据距离不同，选择适合的计算方式予以修正。
2.3蒙特卡罗效率与实验测量效率比较
高纯锗探测器在进行探测效率计算时，能够利用函数表达式来表达，针对探测距离、材料结构、材料大小、能量等确定函数关系，但是由于能量范围有效、实验条件单一，因此，γ射线源并不能获得准确刻度的能量点，此时，计算模拟这一方式能够被有效应用。针对探测器相距8.5厘米的γ射线源能量点运用这一方式进行效率计算，然后将计算结果与实验结果进行对比分析，从数据显示可知，计算与实验间的误差在3.5%左右，从中可知，运用蒙特卡罗模拟方法对探测器效率进行计算，其计算结果较准确。
2.4差异性距离点源探测效率测量和对比
探测距离是影响探测效率的关键，并且差异性探测条件也会对探测效率产生重要影响。中子强弱的不同，所带来的实验效果也存在较大出入，其中强中子样品条件下，γ射线获得良好实验效果满足探测距离为49——201毫米；弱中子场条件下，要想获得优质的实验效果，应尽可能的缩短探测器间的距离，从而减低测量误差，提高测量效率。测量距离存在差异性，能量变化的同时，测量效率也随之变化，且变化趋势接近一致[5]。
2.5包装材料的影响
高纯锗探测器主要由壳材料和晶体系统等构成的，其中较为常见的壳材料主要有两种，第一种是铝材料，这种材料具有韧性强优点和能量吸收弱缺点；第二种是铍材料，这种材料易加工，对低能量具有良好的吸收性，同时，具备易碎等缺点，因此在进行物理测量时，应注意轻拿轻放，避免出现材料损坏等现象。针对不同厚度的壳材料进行效率对比，其中材料一厚度为1.25毫米，材料二厚度为0.4毫米，从二者对比结果显示可知，铍材料中，低能量射线材料一的吸收新优于材料二，高能量射线材料二者吸收效果持平，因此，应根据射线不同的能量范围来进行材料选择。
2.6高压的影响
除了上述几种影响因素之外，高压也会对探测效率产生一定影响，这主要是因为高纯锗探测因型号差异性会对工作电压特殊要求，只有适合的压力值才会提升探测器性能。探测器距离相同，均为80毫米，针对不同压力值进行探测效率对比，压力值分别为2100V和2600V，根据结果显示，探测器效率会经历±450V左右的效率坪区，性能变化较小[6]。
结论：综上所述，通过点源和面源比较、蒙特卡罗效率计算和公式比较、蒙特卡罗效率与实验测量效率比较、差异性距离点源探测效率测量和对比、包装材料的影响以及高压的影响等进行探究，这对物理测量误差降低、测量准确性提高具有重要意义。此外，这还能深化物理测量工作，推动物理测量工作迈向新的发展台阶。
参考文献：
[1]李龙才，王晓宇，袁久林. 高纯锗探测器在气溶胶测量中的应用[J]. 中国辐射卫生，2017，01：88-91.
[2]王月兴，杨翊方，王海军，等. 用～（82）Br、～（160）Tb和～（40）K刻度高纯锗探测器效率研究[J]. 核技术，2012，12：893-900.
[3]华艳，朱祚缤，刘艺琴，罗小兵. 高纯锗探测器的效率刻度[J]. 核电子学与探测技术，2014，01：86-88+116.
[4]刘晓艳，杨彦佶，朱玥，等. CCD探测器的相对探测效率标定[J]. 核电子学与探测技术，2016，02：144-149.
[5]黎先利，尹国辉，马怀成，等. 平板高纯锗探测器几何参数修正的解析方法[J]. 原子能科学技术，2013，10：1883-1887.
[6]岳骞. 高纯锗探测器在粒子物理与天体物理中的应用[J]. 中国科学：物理学 力学 天文学，2011，12：1434-1440.
关键词：高纯锗；探测器；效率
前言：目前，物理测量准确性的重要性不言而喻，为了较小测量误差，提高物理测量结果的准确性，探究高纯锗探测器的探测效率具有必要性和迫切性，同时，这对物理事业持续发展具有重要影响。物理测量工作的发展和深入研究需要这项工作提供基础性支持，具体分析如下。
1 高纯锗探测器的基本介绍
1.1工作原理
它在γ射線和χ射线测量中发挥着不可替代的重要作用，在能量辨别和探测范围扩大等方面也具有一定的功能性作用。正常来讲，γ辐射探测器在光电效应等机制影响下会导致能量丢失，所丢失的能量在电场和外力作用能够形成电信号，以便电子学线路发展和探究。高纯锗探测器可被视为大体积的晶体二级管，适用于方向相反的偏压环境中，紧密联系于输入端特性。在等效电路图中，主要包括探测器电容、前放输入阻抗、晶体外径和脉冲信号组成[1]。
1.2基本分类
源探测效率：计算方法为记录脉冲数除以γ光子数。本征探测效率：计算方法为几率记录脉冲数除以射到探测器灵敏体积的粒子数。
除了上述测量目标的划分方法之外，还可依据事件性质进行划分，具体划分为源峰探测效率和本征峰测量效率两种[2]。
1.3影响因素
探测效率作为衡量高纯锗探测器效果的关键指标，其影响因素具有重要的分析意义，首先，几何条件。排除散射因素，仅仅探测器立体角被发射后，其中的射线方可被及时记录。其次，作用概率。上述射线与探测介质影响，此时应根据粒子差异性进行信号形成，当表现为带点粒子时，这时可以直接进行信号激发；当表现为中子时，这时需要先形成带电粒子，之后完成信号激发工作。基于介质条件不尽一致，因此带电粒子的产生几率和应用效率也不尽相同，总结为：介质原子序数于蕴含材料和γ射线效率成正比例相关。然后，物质减弱因子。射线在传输的过程中，会受到外界空气、外包装等因素影响，这在一定程度上会降低射线强度。最后，记录效率。部分信号在探测器原件中形成后，不能被及时记录，因此，选择性测量能够实现信号的及时记录，与此同时，还能避免测量条件、测量噪音等不良因素的影响，提高记录效率[3]。
2 探测效率比较分析
具体的比较内容如下：
2.1点源和面源比较
物理测量工作正式开始之前，应实施γ射线效率刻度工作。具体表现为：准备薄样品，形状为圆形，针对点源和面源进行差异性比较，以此挺高探测效率的准确性。在高纯锗探测器同心轴的1——20厘米的位置处，γ射线能量为184keV的点源和直径为2.4厘米的圆形面源的探测效率，运用蒙特卡罗程序予以分析、计算，从计算结果可知，在直径大于等于1厘米的条件下，二者间的探测效率在误差0.8%范围内相符。此时，能够实现面源到点源的替换，物理测量可以运用点源的探测效率刻度；在大于1里面的条件下，二者间差异达到12%。所以，面对不同距离下的探测效率时，应首要考虑差异性源形状的影响[4]。
2.2蒙特卡罗效率计算和公式比较
在物理测量过程中，会经常出现测量矛盾，即样品厚度与γ射线量之间的矛盾，要想降低样品厚度，那么量也自然变小，这一矛盾普遍存在，且无法避免，样品厚度降低又有自吸收之称，能够减少γ射线的吸收数量。探测器对此进行样品测量时，γ射线源能量为2.5keV，距离探测器8厘米，运用蒙特卡罗这一程序进行计算，并对计算结果予以对比分析，分析可知，自吸收影响与材料厚度间成正比例相关，当厚度不高于0.05厘米时，误差在0.8%之内相符。距离为1厘米时，仍利用这一程序进行效率计算，最终由计算可知，厚度在20厘米时，误差为8%，因此，可以根据距离不同，选择适合的计算方式予以修正。
2.3蒙特卡罗效率与实验测量效率比较
高纯锗探测器在进行探测效率计算时，能够利用函数表达式来表达，针对探测距离、材料结构、材料大小、能量等确定函数关系，但是由于能量范围有效、实验条件单一，因此，γ射线源并不能获得准确刻度的能量点，此时，计算模拟这一方式能够被有效应用。针对探测器相距8.5厘米的γ射线源能量点运用这一方式进行效率计算，然后将计算结果与实验结果进行对比分析，从数据显示可知，计算与实验间的误差在3.5%左右，从中可知，运用蒙特卡罗模拟方法对探测器效率进行计算，其计算结果较准确。
2.4差异性距离点源探测效率测量和对比
探测距离是影响探测效率的关键，并且差异性探测条件也会对探测效率产生重要影响。中子强弱的不同，所带来的实验效果也存在较大出入，其中强中子样品条件下，γ射线获得良好实验效果满足探测距离为49——201毫米；弱中子场条件下，要想获得优质的实验效果，应尽可能的缩短探测器间的距离，从而减低测量误差，提高测量效率。测量距离存在差异性，能量变化的同时，测量效率也随之变化，且变化趋势接近一致[5]。
2.5包装材料的影响
高纯锗探测器主要由壳材料和晶体系统等构成的，其中较为常见的壳材料主要有两种，第一种是铝材料，这种材料具有韧性强优点和能量吸收弱缺点；第二种是铍材料，这种材料易加工，对低能量具有良好的吸收性，同时，具备易碎等缺点，因此在进行物理测量时，应注意轻拿轻放，避免出现材料损坏等现象。针对不同厚度的壳材料进行效率对比，其中材料一厚度为1.25毫米，材料二厚度为0.4毫米，从二者对比结果显示可知，铍材料中，低能量射线材料一的吸收新优于材料二，高能量射线材料二者吸收效果持平，因此，应根据射线不同的能量范围来进行材料选择。
2.6高压的影响
除了上述几种影响因素之外，高压也会对探测效率产生一定影响，这主要是因为高纯锗探测因型号差异性会对工作电压特殊要求，只有适合的压力值才会提升探测器性能。探测器距离相同，均为80毫米，针对不同压力值进行探测效率对比，压力值分别为2100V和2600V，根据结果显示，探测器效率会经历±450V左右的效率坪区，性能变化较小[6]。
结论：综上所述，通过点源和面源比较、蒙特卡罗效率计算和公式比较、蒙特卡罗效率与实验测量效率比较、差异性距离点源探测效率测量和对比、包装材料的影响以及高压的影响等进行探究，这对物理测量误差降低、测量准确性提高具有重要意义。此外，这还能深化物理测量工作，推动物理测量工作迈向新的发展台阶。
参考文献：
[1]李龙才，王晓宇，袁久林. 高纯锗探测器在气溶胶测量中的应用[J]. 中国辐射卫生，2017，01：88-91.
[2]王月兴，杨翊方，王海军，等. 用～（82）Br、～（160）Tb和～（40）K刻度高纯锗探测器效率研究[J]. 核技术，2012，12：893-900.
[3]华艳，朱祚缤，刘艺琴，罗小兵. 高纯锗探测器的效率刻度[J]. 核电子学与探测技术，2014，01：86-88+116.
[4]刘晓艳，杨彦佶，朱玥，等. CCD探测器的相对探测效率标定[J]. 核电子学与探测技术，2016，02：144-149.
[5]黎先利，尹国辉，马怀成，等. 平板高纯锗探测器几何参数修正的解析方法[J]. 原子能科学技术，2013，10：1883-1887.
[6]岳骞. 高纯锗探测器在粒子物理与天体物理中的应用[J]. 中国科学：物理学 力学 天文学，2011，12：1434-1440.