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高純鍺(HPGe)伽馬能譜儀

高純鍺γ核素譜儀

高純鍺伽馬能譜儀通常由：高純鍺探測器，譜儀，制冷器，鉛室，軟件等五部分組成。

一、高純鍺探測器：

“寬能”探測器：GEM-S/GEM-C/GEM-SP

• 三個系列可選：“精銳”、“全優”和“超精銳”

• 性能指標上綜合了傳統GEM與GMX探測器的優勢；能量下限降至3keV;分辨率優異；中低能段效率顯著提升；

• GEM-S和GEM-C系列采用超薄可靠接觸極，GEM-SP系列采用點接觸極；

• 在常溫下保存不會損害探測器性能；

• 嚴格保證效率、分辨率、峰型與峰康比等完整指標；

• 以晶體尺寸定義型號，同一型號的探測器采用相同的晶體結構和尺寸，從而保證了相當一致的效率曲線。

1、精銳系列：GEM-S

2、全優系列：GEM-C系列

3、超精銳系列：GEM-SP系列：

以上型號通常采用整體低本底碳纖維外罩封裝，型號上有LB-C后綴，同時匹配CFG-SV-LB超低本底冷指。探測器出廠時保證以上全部指標并提供本底譜圖。

二、標準形制同軸探測器：GEM-F/GEM-M

應用（測量）中如不關注低能射線，ORTEC提供基于傳統GEM工藝、但以晶體尺寸定義型號的探測器。

1、GEM-F系列：短同軸探測器（尤其適合于濾紙/濾膜等扁平樣品）

2、GEM-M系列：同軸探測器 （尤其適合于體源/馬林杯樣品）

二、能譜儀：

• 集數字化譜儀、鍵盤、顯示屏、軟件與譜存儲器于一體，可以獨立完成現場刻度、參數設置、測量、分析、保存譜等一切工作，可完全脫離計算機

• 可匹配ORTEC高純鍺或閃爍體探測器

• DigiDart可保存23個16K譜圖，DigiDart-LF可保存150個2K譜圖

• 性能指標毫不遜色于實驗室譜儀

• 交流電和鋰電池兩種供電方式，四節鋰電池充電后，可連續工作9小時

• 高度防水、抗震，工作溫度-10℃到60℃

• 可*多設置9個ROI，可在線計算并顯示活度和不確定度

• 屏幕顯示計數率、實時譜、狀態等信息

• 通過USB連接電腦進行數據傳輸，

• 通過USB連接電腦時，可完全代替實驗室數字化譜儀（鍵盤和屏幕自動鎖定）

• 重量（包括電池）小于900g.

3、實驗室數字化譜儀DSPEC-50 & DSPEC-502

DSPEC-50是ORTEC于成立50周年之際推出的新一款數字化譜儀。主要特點：

• 指標優秀，功能齊全，各項參數等同于DSPEC-Pro；

• 提供單個MCA（DSPEC-50）和雙路MCA（DSPEC-502）選擇；

• 既可以直接連接探測器，也可以由DIM連接探測器；

• 同時提供USB2.0和以太網接口；

• 抗干擾能力強；

• 大屏幕彩色液晶可以連續顯示狀態和譜圖信息：

4、技術參數 ：

5、ORTEC數字化譜儀性能比較

三、制冷方式：

ORTEC除了傳統的液氮制冷方式外，還有電制冷、Mobius液氮回凝制冷，*近又新推出了ICS集成電制冷。

1、X-COOLER III電制冷

X-COOLER-III（美國6，380，544號**）是ORTEC于1998年推出的第三代電致冷產品，采用世界范圍內迄今應用*為廣泛的高純鍺電制冷技術，可與任何體積、大小的、采用Pop Top結構的高純鍺探測器匹配；

2、MOBIUS液氮回凝制冷器

• 仍采用液氮制冷，但采用Sun Power斯特林壓縮機使其在相當長周期內保持液氮水平，從而維系探測器在低溫下工作；

• 斷電情況下可靠液氮維系制冷，工作的連續性得到更好保障；

• 減少液氮填充的材料與人力消耗成本；

• 控制/顯示電路與電源同杜瓦分離而不會受到液氮影響；

• 28升液氮罐，不斷電情況下可連續工作近兩年；

• 可匹配垂直或水平冷指。

• 自帶感應與控制元件，以文字或數字形式顯示如下信息：制冷狀態：是否在液氮循環狀態；>在當前制冷狀態下所能維持的制冷時長（以小時數顯示）。

• 制冷維系時長為48小時時，給出提示，并報警。

3、ICS集成電制冷

• 可選配任一效率的 P 型 HPGe 探測器；

• 微型斯特林壓縮機制冷；完全脫離液氮；

• 可用于實驗室與車（船）載多種場合，輕 巧、易于移動與組裝；

• 使用主動避震技術，對分辨率無影響；

• 長達 200，000 小時的無故障使用壽命；

• 采用核級真空保持技術，可以在局部回溫 情況下隨時啟動制冷；

• 冷指長度 2-12inch 內可調；

• 無需任何維護；

• 可選配任何效率的P型同軸探測器，N型和寬能探測器工廠定制；

• 能量響應范圍同P型HPGe探測器；

• 前置放大器：可選Plus放快前放；

• 可外接ORTEC DSPEC系列數字化譜儀；

• 可選ICS-STAND ICS匹配支架。

四、軟件：

ORTEC的高性能，超低背景Ge輻射探測器防護罩具有**質量的工藝和材料。它們包括基于多年鉛屏蔽設計經驗的功能，提供**的性能和易用性。

所有ORTEC高性能，超低背景鉛屏蔽均采用1英寸厚的原始鉛*內層，可形成4或6英寸鉛材料的總厚度。提供了銅和錫層的分級內襯，用于抑制鉛X射線。支撐架和屏蔽護套由低碳鋼制成。所有外表面均采用耐用的紋理聚氨酯制成。所有防護罩均在工廠進行調整，可移動的門和蓋子與包裝材料一起定位，以防止在運輸過程中打開。所有防護罩都需要由合格的Rigger專業安裝，這些Rigger能夠承受重型安裝。安裝后，蓋子（和適用的門）只需要很少的調整就可以去除任何包裝材料并確保正常操作。每個護罩都配有初始調整說明，警告和扳手。補漆可以與材料安全數據表（MSDS）單獨訂購，可能需要特殊運輸。

每個ORTEC防護罩都配有以下產品：

1.剛性支撐架

2.鉸鏈調整說明

3.組裝扳手

4.抬起眼睛和蓋子約束支架

5.兩個適合海外運輸的重型木托盤/板條箱

五、軟件

一、Maestro和GammaVision解譜軟件

ORTEC 在軟件的研發上始終保持與Windows操作系統的兼容性，操作界面十分友好而簡潔。僅以GammaVision兩點作為例證：對于系統的一切參數設置在同一個軟件界面下完成。

MAESTRO軟件

• Maestro是ORTEC的基本譜獲取軟件，可識別并處理ORTE 所有形式和型號的MCA信號。

• Maestro具體的功能包括：能譜獲取、能量刻度、全能峰識別、編輯核素庫、建立、存儲和打印感興趣區(ROI)、通過簡單的任務流自動完成重復性測量任務等

• Maestro可設置增益細調、上/下甄別閾、調節高壓、脈沖寬度等參數；啟用/停止數字化譜儀穩譜功能；顯示實時間/活時間......

GammaVision軟件

• GammaVision是建立在Maestro基礎上，集硬件控制、能譜獲取、數據分析、報告生成和質量控制于一體的專業軟件包。

• GammaVision具有多路譜圖同步獲取功能MDI（Multiple Detector Interface）。與Windows、Windows XP、Windows NT等軟件良好兼容。

• GammaVision現在的版本是V7.02，其功能已臻**。

五種分析引擎

• WAN32：GammaVision原始分析引擎，采用庫引導尋峰，用于一般應用及分析研究型譜數據。

• GAM32：Mariscotti法尋峰，并對核素庫進行“預過濾”，以減少環境樣品測量的正向偏差。

• NPP-32：用于裂變產物復雜譜圖的分析。

• ENV32： 用于環境水平樣品的分析，Mariscotti法尋峰，同時產生活度與MDA報告。

• ROI32：感興趣區分析引擎

能量與效率刻度

• 在初次手工刻度完成之后，軟件根據存儲的標準源數據文件，可完全自動完成能量、峰形與效率重新刻度。

• 效率曲線的定義方式有：單一函數多項式擬合、插值法、用戶定義的“拐點”（Knee）前后的二項式擬合或線性擬合。

• 可根據刻度過程中的圖形清楚地判斷刻度結果是否滿意。

本底確定方法

• 自動確定法、多點法、拋物線法、引導式擬合及階躍法等。一般軟件會自動選定**方法。

譜分析中的校正

• 用于本底中存在待測核素峰的PBC校正（Peaked Background Correction）；

• 手動或自動峰間干擾校正；

• 不同基質的衰減因子校正；

• 樣品幾何形狀校正；

• 樣品收集與譜獲取期間衰變校正。

ZDT（Zero Dead Time）

• 用于高活度樣品分析中的死時間校正，方法同時給出不確定度。

• 用于高活度樣品分析中的死時間校正，方法同時給出不確定度。

TCC（True Coincidence Summing Correction）

• 用于級聯伽瑪射線產生的和峰效應的校正。

重峰分析方法

• 結合尋峰程序與核素庫進行引導。必要時根據已識別峰進行能量重刻度。

多峰活度平均：

• 對同一核素的多個g峰按其相對豐度（分支比）進行活度計算后給出平均值。

MDA計算：

• ORTEC MDA、ORTEC Critical Level、KTA MDA、PISO MDA、Currie Limit等16種算法。

分析結果報告：

• 未知峰；按核素庫峰的能量排列；按核素庫峰的同位素種類排列；總活度。

不確定度報告

• 活度百分比；

• 計數或總計數不確定度；

• 1、2或3個Sigma（s）；

• 系統誤差或隨機不確定度。

推演的同位素定量報告

• 平均能量（EBar），按TID14844標準；

• 碘當量：按TID14844標準；

• DAC（Maximum Permissible Concentration）。

• 所有分析結果的報告均以與MS Access兼容的格式存儲，用戶可以自行編輯。

• 所有與譜分析結果相關的硬件參數都隨之一同保存，以便于回溯檢驗。

分析用核素庫

• GammaVision-32包括一個功能強大的可編輯核素庫，用戶可以根據實際需要建立自己的專門核素庫并對感興趣峰加以標簽（如單逃逸峰，c-射線峰等）。

質量保證（Quality Assurance）

按ANSI N13.30標準，隨時記錄每個探測器的以下參數：

• 探測器總本底；

• 經衰變校正的所有刻度核素的總活度

• 平均FWHM比（實測譜與刻度標準相比）

• 平均FW0.1M比（實測譜與刻度標準相比）

• 平均峰漂移（偏離核素庫值）

• 實際峰中心能量。

為更好地服務于中國用戶，ORTEC已推出了GammaVision中文版本。

ORTEC十分注重其軟、硬件產品的延續性與相互兼容性，其所有軟件產品都屬于Connections-B32家族，并且可提供完整的開發工具軟（A11-B32）。這樣，無論年代有多久遠，ORTEC的產品都有很好的互換性，且十分容易實現網絡控制與通訊。

對ORTEC高純鍺譜儀的遠程控制，只需要遠程計算機與現場計算機均與網絡連接即可輕松實現。

二、ANGLE V3.0 無源效率刻度軟件

ANGLE V3.0是一款應用于實驗室高純鍺伽瑪譜儀的無源效率刻度軟件。

ANGLE原理是基于對每套實驗室譜儀，以點源的完整效率曲線為基準，結合**算法與相對算法，并由無數實驗修正，以"效率轉換”（efficiency transfer）方法推演其它柱體狀（體源）、平面狀（面源）或馬林杯樣品源等形式樣品的效率刻度曲線。方法在較大程度上排除了采用純粹的蒙特卡洛方法時，探測器參數輸入偏差（尤其如死層厚度）而導致的較大誤差。

在探測器長時間使用或經維修后特性發生變化情況下，用戶可隨時用成系列的一套標準源完成對系統的重新“表征”。

相對采用純粹蒙特卡羅方法的軟件，Angle軟件的用戶界面簡潔，軟件在相應圖形中顯示輸入參數的位置，避免了術語不同導致的問題。

即將推出中文版Angle 4。

• 效率誤差通常不超過5%

• 支持常用探測器類型，即將推出的Angle 4，支持NaI探測器

• 支持馬林杯容器

• 支持點源、片源和體源

• 可設置感興趣能量點、擬合能量區間和擬合多項式系數

• 圖形化直觀界面，輸入參數時，同步圖形顯示輸入參數的部位，避免術語不一致帶來的問題

• 預定義常用材料。新材料定義方式多樣，可以元素混合物、化合物、化合物混合物方式定義新材料，操作簡單

• 多種報告界面，輸出可復制到剪貼板，便于在Word等文字處理軟件中編輯

• 方法的可溯源性：如基準效率曲線所用的刻度點源為可溯源，則結果亦可溯源。

• ORTEC可在出廠時提供具體探測器（系統）的點源效率曲線。

• 軟件保存完整信息，某一參數發生變化時，可調用歷史數據進行修改，再生成新的效率曲線

探測器、容器參數輸入界面

新材料定義界面

設置感興趣能量點、擬合能量區間和擬合多項式系數

獲得實際樣品的效率刻度曲線步驟：

1、輸入探測器信息：名稱、類型、晶體高度和直徑、內接觸極孔直徑和深度、外接觸極材料與厚度、晶體死層厚度、導出極材料與尺寸等；

2、輸入樣品容器信息：（對體源、馬林杯或帶支架樣品）：名稱、形狀、材料、（內外）直徑、高度、壁厚等；

3、輸入樣品信息：名稱、材料、重量、高度、直徑等

4、保存以上信息，計算，生成效率曲線

5、命名得到的效率曲線，導入GamaVision