ICS31.260 CCSQ65 中华人民共和国国家标准 GB/T46609—2025 闪烁晶体的中子-伽马射线探测性能 测试方法 Testmethodforneutron-gammaraydetectionperformanceofscintillationcrystals 2025-10-31发布 2026-05-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国建筑材料联合会提出。 本文件由全国人工晶体标准化技术委员会(SAC/TC461)归口。 本文件起草单位:中国科学院高能物理研究所、有研稀土新材料股份有限公司、北京中材人工晶体 研究院有限公司、中国科学院上海硅酸盐研究所、中国计量大学、北京玻璃研究院有限公司、南华大学、 西南技术物理研究所、中广核贝谷科技有限公司。 本文件主要起草人:孙希磊、王承二、余金秋、王海丽、吴云涛、秦来顺、臧晓微、屈国普、张伟、高永涛、 高艾勤。 ⅠGB/T46609—2025 闪烁晶体的中子-伽马射线探测性能 测试方法 1 范围 本文件描述了闪烁晶体的中子-伽马射线探测性能的测试方法。 本文件适用于测试闪烁晶体的中子-伽马射线探测性能,闪烁陶瓷、闪烁玻璃、复合闪烁体等其他闪 烁材料参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,标注日期的引用 文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不标注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适 用于本文件。 GB4075—2009 密封放射源 一般要求和分级 GB/T4960.6—2008 核科学技术术语 第6部分:核仪器仪表 GB/T13181—2024 固体闪烁体性能测量方法 GB18871—2002 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 (闪烁体的)光学反射层 opticalreflector(ofascintillator) 在闪烁体(光导)表面上,为使闪烁体(光导)中向四周发射的光有效地反射到出射方向上的包层。 [来源:GB/T4960.6—2008,2.3.11] 3.2 闪烁探测器 scintillationdetector 由闪烁体与光电传感器构成的核辐射探测器,闪烁体通常通过光耦合材料或光导与光电传感器光 耦合。 [来源:GB/T4960.6—2008,2.3.41,有修改] 3.3 光耦合材料 opticalcouplingmaterial 为使闪烁体所发的光有效地传输到光电传感器上,在闪烁体光学窗与光电传感器入射窗(闪烁体光 学窗与光导及光导与光电传感器入射窗)间所加的材料。 [来源:GB/T4960.6—2008,2.3.40,有修改] 3.4 光导 lightguide 用于将闪烁体的闪烁光传输到光电传感器的光学器件,置于闪烁体与光电传感器中间。 [来源:GB/T4960.6—2008,2.3.27,有修改] 1GB/T46609—2025 3.5 密封放射源 sealedsource 密封在包壳内或与某种材料紧密结合的放射性物质。在规定的使用条件下和正常磨损下,这种包 壳或结合材料足以保持源的密封性。 [来源:GB4075—2009,3.11] 3.6 全能峰 fullenergypeak 辐射探测器测量得到的能谱中对应单能射线的能量全部沉积时的谱峰。 3.7 (中子的)等效伽马能量 gammaequivalentenergy(ofaneutron);GEE 采用伽马能标测量出的中子峰对应的能量。 3.8 脉冲形状鉴别技术 pulseshapediscriminationtechnique;PSD 利用闪烁体发光脉冲波形差异实现粒子鉴别的一项技术。 3.9 (脉冲形状鉴别的)品质因数 figureofmerit(ofpulseshapediscrimination);FOM 衡量脉冲形状鉴别效果的指标,FOM值越大,鉴别效果越好。 4 测试原理 基于探测器响应的中子等效能量的测试原理为:若某能量中子与某能量伽马在探测器中产生相同 的信号响应(如脉冲高度或者积分电荷),则该伽马能量即为中子的等效能量。 中子-伽马射线脉冲形状鉴别的核心原理是利用中子、伽马射线在探测器中产生的脉冲波形特征差 异,如上升时间、衰减时间、幅度比例等进行中子-伽马鉴别的技术。图1为中子波形和伽马波形差异 对比。 图1 中子波形和伽马波形差异对比 2GB/T46609—2025 5 测试要求和测试系统 5.1 测试的一般要求 5.1.1 环境要求 测试环境应满足以下要求: a) 温度:(25±2)℃; b) 相对湿度不大于50%; c) 无明显的振动、气流、烟尘和电磁干扰。 5.1.2 安全要求 按GB18871—2002中的规定采取电离辐射防护措施。 5.2 样品 应符合以下要求: a) 测试样品需要包覆光学反射层,若样品潮解还应有防潮措施; b) 为保证探测效率,推荐样品尺寸不小于5mm×5mm×5mm或者ϕ5mm×5mm。 5.3 测试系统 5.3.1 测试系统的组成 测试系统主要包括: a) 放射源(包括伽马射线准直器、中子慢化体); b) 光电倍增管; c) 高压电源; d) 扇入扇出插件; e) 阈值甄别器; f) 波形数字化仪; g) 暗箱; h) 示波器; i) 计算机。 常用的测试系统的示意图见图2。 图2 中子-伽马鉴别性能测试系统示意图 3GB/T46609—2025 对于系统中的光电倍增管,可根据具体应用需求、待测闪烁晶体的发射光谱特性等选择其他合适的 光电传感器,例如硅光电倍增管、雪崩二极管等。本文件中主要描述采用光电倍增管时的方法与要 求,当采用其他光电传感器时,可参照光电倍增管的相应要求,并在给出结果时说明所用的光电传感器 类型。对于系统中的波形数字化仪,也可以使用具有波形采集和记录功能的示波器。 5.3.2 放射源 5.3.2.1 应使用已知活度的放射性核素作为伽马射线源和中子的密封放射源。 5.3.2.2 测试推荐使用的放射源见表1。 表1 推荐使用的放射源 用途 可选放射性核素 测试伽马137Cs,22Na,60Co,133Ba,152Eu 测试中子252Cf,241Am+Be,239Pu+Be 5.3.2.3 放射源与闪烁晶体和光电倍增管应处在一条轴线上(偏差小于5°),放射源与闪烁晶体的距离 为闪烁晶体直径或对角线的2倍左右。 5.3.2.4 热中子测试,中子放射源与闪烁晶体之间放置中子慢化体,慢化体推荐使用高密度聚乙烯,厚 度4cm~6cm,等效厚度的水和石墨也可以。 5.3.3 光电倍增管 5.3.3.1 光电倍增管的高压设置应使其工作在线性区间。 5.3.3.2 光电倍增管高压电源应具有0.05%的稳定度,纹波和噪声应不大于30mV。 5.3.3.3 光电倍增管的光窗的有效面积不小于闪烁体光学窗的面积。 5.3.4 波形数字化仪 5.3.4.1 波形数字化仪的带宽应至少为信号最高频率的5倍。 5.3.4.2 波形数字化仪的采样率应至少为信号最高频率的2倍。 6 测试方法 6.1 测试步骤 6.1.1 使用合适的光耦合材料将待测闪烁晶体样品耦合于光电倍增管光窗上。 6.1.2 根据闪烁晶体的性质将待测闪烁晶体样品和光电倍增管置于暗箱内进行避光处理,不同的闪烁 晶体避光存放时间不同。 6.1.3 光电倍增管加高压预热,使其进入稳定工作状态。 6.1.4 依次放上伽马源和中子源,设置合适的光电倍增管工作高压,保证伽马和中子的全能峰在测试 系统的线性动态范围内。 6.1.5 根据闪烁晶体样品的波形时间特征,设置合适的时间窗口和触发位置,确保波形被完全记录并 且有合适的基线长度用于波形分析。 6.1.6 选择表1中所列两种伽马放射源激发闪烁晶体,采集波形并绘制能谱,获得全能峰道数分别为 Ch1、Ch2,其对应已知伽马射线能量分别为E1、E2。 4GB/T46609—2025