Speaker
睿洋 张
(中国科学技术大学)
Description
$\beta$辐射探测在日常的生产生活中有着重要的广泛的应用，包括对于核电站周边的环境监控，对食品和水源中的放射性含量检测，对一些材料的放射性水平测量等。这些应用场景下，待测样品的放射性活度往往很低，因此这就要求探测设备具有良好的本底抑制能力。而现有的商用$\beta$探测设备通常通过施加大量屏蔽来达到降低本底水平的目的，这大幅增加了探测装置的体积、重量和复杂度，限制了应用的灵活性。为此，我们提出一种基于时间投影室（TPC）的$\beta$探测方案，利用TPC对于粒子进行径迹、能量进行同时测量的能力，进行低本底的$\beta$测量。我们使用Geant4软件对TPC的响应进行了详细地模拟，并使用多变量分析方法对$\beta$与本底进行区分，验证了该方案的可行性。在模拟结果的基础上，我们设计并迭代了多版低本底$\beta$探测TPC，当前版本的TPC灵敏体积为6.5cm12cm12cm，有效样品窗直径为7cm。我们使用由模拟数据训练得到的分类模型，对Sr90测试数据与本底数据进行区分，在不施加额外屏蔽的情况下，能够在保留55%的$\beta$信号事例的条件下，将本底计数率降低至9.6cpm（5cm直径区域）。此外，我们还通过在不同条件下的测试，对本底的来源进行了研究，结果表明除周围环境$\gamma$放射性本底贡献之外，主要的本底来自于场笼和读出板的材料放射性，这一结果为进一步优化TPC设计，实现更低的本底水平提供了依据。
Primary author
睿洋 张
(中国科学技术大学)
