摘 要：基于高純鍺探測器效率的積分表達式，通過理論計算全能峰線減弱系數(shù)，并結(jié)合γ 光子在探測器內(nèi)的不同路徑長度，采用蒙特卡羅方法替代數(shù)值積分得到全能峰效率期望值。首先模擬驗證了N 型和P 型兩種高純鍺譜儀在點源距離探測器5 cm 軸向位置處的全能峰效率，模擬結(jié)果和實驗結(jié)果的偏差在±5. 24%以內(nèi)，證明了方法對點源全能峰效率計算的準(zhǔn)確性;在點源基礎(chǔ)上，通過效率傳遞方法對體源進行全能峰效率計算，通過樹脂、二氧化硅、咖啡灰及氣溶膠濾膜4 種不同介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)源對本方法進行驗證，除P 型探測器低能端偏差較大外，其余能量的探測效率計算偏差均小于±6. 67%。與全過程蒙特卡羅模擬方法相比，本方法不需要專業(yè)的建模程序和昂貴的商業(yè)軟件，僅通過簡單編程就可計算點源和體源的高純鍺探測器全能峰效率，對應(yīng)急條件下的放射性定量分析有較大實際意義。

關(guān)鍵詞：高純鍺探測器;蒙特卡羅;全能峰效率;γ 譜儀

中圖分類號：TL817. 2 文獻標(biāo)識碼：A

高純鍺γ 能譜儀因其能量分辨率高、樣品前處理方法簡單，廣泛應(yīng)用于水、土壤、氣溶膠和生物等多種環(huán)境介質(zhì)中放射性物質(zhì)含量的分析。γ能譜測量樣品前通常要先對探測器做探測效率校準(zhǔn)，效率校準(zhǔn)原則上要選擇與待測樣品幾何形狀相同、基質(zhì)相同和質(zhì)量密度相等的標(biāo)準(zhǔn)源。但在實際測量特別是應(yīng)急監(jiān)測中，難以滿足上述條件，當(dāng)實驗室沒有與待測樣品的形狀和介質(zhì)完全一致的標(biāo)準(zhǔn)源時，可以采用無源效率模擬計算來替代標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)方法。

無源效率模擬方法一般有3 種：蒙特卡羅程序法、效率傳遞法（或半經(jīng)驗法） 及數(shù)值計算法。蒙特卡羅程序法又分為兩類[1] ：一類是普適性的軟件包，如GEANT4、MCNP、ESG4 等[2-4] ，這類程序包可以模擬各種粒子，具有完整、豐富的截面庫，但該類型軟件幾何建模復(fù)雜，需要花費大量時間去掌握，一般只有熟練的專業(yè)人士在精確定義幾何和材料的情況下，才能得到較準(zhǔn)確的模擬結(jié)果;另一類是商業(yè)公司開發(fā)的專門用來模擬譜儀效率的計算軟件，該類軟件購買或探測器表征的費用一般都很昂貴， 如美國Canberra 公司的Labsocs，德國PTB 的GESPECOR 軟件等。效率傳遞法或半經(jīng)驗法最早是由Moens[5] 提出的一種效率校準(zhǔn)方法，該方法主要根據(jù)探測器峰總比不變性結(jié)合9f91f2554a284b7b059e0a784c573fc00ab98605b39fac6fd8c2130ad6adddea有效立體角對全能峰效率進行模擬計算。近幾年很多學(xué)者都基于該方法開展了相關(guān)的應(yīng)用研究和程序開發(fā)。Piton 和Lpy 等[6] 開發(fā)了ETNA （ Efficiency Transfer for Nuclide Activitymeasurements）效率傳遞程序，Radu 等[7] 利用該程序?qū)π蕚鬟f方法進行了驗證實驗，結(jié)果表明在近距離測量體源時，效率傳遞結(jié)果偏差在10%以內(nèi)。Vidmar[8] 開發(fā)了一款名為EFFTRAN 的效率傳遞程序，并以距離探測器10 cm 位置處的點源為參考源，對液體、樹脂和二氧化硅等體源進行了效率驗證，偏差均在7%以內(nèi)。該方法需要結(jié)合一定的實驗數(shù)據(jù)，才能提供較可靠的全能峰效率模擬結(jié)果。數(shù)值計算法是Selim 和Abbas 等[9-10] 利用球坐標(biāo)系推導(dǎo)出的一種解析方法，該方法將光子在探測器內(nèi)不同路徑長度與幾何立體角相結(jié)合，得到了不同效率的多重積分計算公式，該公式已用于計算半導(dǎo)體探測器的點源和圓盤源的總效率和全能峰效率。

本文將在上述方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)探測器效率的精確計算公式和效率傳遞原理，利用蒙特卡羅抽樣策略，提出一種點源和體源全能峰效率的模擬計算方法，該方法不需要專業(yè)的建模程序和昂貴的商業(yè)軟件，甚至不需要借助實驗室標(biāo)準(zhǔn)源的測量數(shù)據(jù)，僅通過Fortran 語言就可以模擬點源和體源的全能峰效率，方便更多的高純鍺能譜實驗工作者進行應(yīng)急測量和分析使用。