2020年4月30日- CeBr3探测器的性能

高分辨率闪烁探测器现在提供改进的性能与较低的内在背景。标准的溴化铈(CeBr3)探测器现在很容易从BNC(高达3 × 3英寸封装尺寸)获得，大大提高了灵敏度。本文从能量分辨率和降低锕-227 (227Ac)污染本底的角度讨论了CeBr3的优点。

探测器分辨率

尽管LaBr3被广泛认为是分辨率最高的闪烁探测器，但CeBr3探测器比LaBr3探测器有几个优点。LaBr3在662 keV时分辨率为3%，CeBr3在662 keV时分辨率约为4%。这使得两个探测器都能实现铋-214 (214Bi)的609 keV峰与铯-137 (137Cs)的662 keV峰的明显分离(这是碘化钠(NaI(Tl))探测器无法实现的)。一般来说，用NaI(Tl)可以很好地实现高能谱的解析。铀(U)和钚(Pu)的低能谱的分辨是很重要的，正是在这个低能谱区域CeBr3的分辨能力优于LaBr3[1]。这在观察图1所示的钚-239 (239Pu)光谱时得到了注意。主要的239Pu峰(332,375和414kev)在CeBr3中明显突出。此外，CeBr3在~ 105kev和201kev伽马线的x射线更明显。用CeBr3也能更好地解决武器级铀的低能线。在更低的能量下，LaBr3的分辨率继续急剧下降，以至于镅-241 (241Am)的60kev和26kev能量线的分辨率比NaI(Tl)更差。

内在的背景

CeBr3探测器的典型背景主要来自227Ac(母核是铀-235 (235U))。227Ac污染对背景的贡献约为0.02计数/秒/cm3[2]。每铈(Ce)原子的浓度为227Ac，其数量级为4x10-16。尽管这是少量的污染，但它确实对本背景有显著的贡献，特别是在图2所示的1.2至2.2 MeV的能谱区域。Ac、Ce和镧(La)都是化学上同源的元素，因此很难将它们彼此分离。经过加工前筛选材料的选择，227Ac背景现在基本上可以消除(约0.001计数/秒/cm3[2])。在图2中还可以看到LaBr3探测器中高得多的背景。除了227Ac，还有来自镧-138 (138La)的严重污染，这是在32kev附近产生非常高的本背景的原因，并持续到1461 keV区域。LaBr3中的另一个背景区域从1520 keV到2800 keV开始。这是来自天然铀(主要是214Bi的后代)，使CeBr3在这个光谱区域的灵敏度比LaBr3高一个数量级。 The reason this is
如此重要的是，武器级Pu和武器级U的探测依赖于2615kev能量线的探测来验证它的存在。根据活动和到源的距离，可能需要较长的采集时间进行验证。因此，不仅要在这种能量下拥有最高的灵敏度(CeBr3将其提高了10倍)，而且在LaBr3中，该区域的高背景可能会误导一线反应人员对武器级材料的假阳性。

参考文献

[1] LaBr比较_3.:放射性同位素鉴定装置用Ce和NaI(Tl)闪烁体，B. D. Milbrath等人，太平洋西北国家实验室(PNNL)

核仪器与方法在物理研究A 729 (2013) 596-204