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作者：胡云斌;胡伟芳;钟逸飞;樊纯頔;曾国强;胡传皓;顾民;杨小峰;
单位：成都理工大学核技术与自动化工程学院;
摘要：氚作为一种重要的放射性同位素,其发射的低能β射线在复杂辐射场中难以准确识别,对探测器的灵敏度与本底抑制能力提出了更高要求。本文针对传统水中氚探测方法响应效率低、抗干扰能力弱的问题,基于Geant4蒙特卡洛模拟平台,设计了一种新型叠层闪烁体阵列探测器。该探测器采用复合结构:外层使用低原子序数塑料闪烁体BC-444实现低能β粒子探测,内层采用高原子序数无机闪烁体BaF_2吸收γ射线,借此提升β/γ复合辐射场中的β粒子甄别能力。模拟结果表明,单根探测器对氚β粒子的探测效率为1.3%,对γ射线的探测效率为24.8%;当构成六角密排阵列时,系统对β的探测效率提升至4.8%,对γ的探测效率显著提高至59.5%,同时γ误甄别率降低至0.6%。模拟研究表明,该叠层闪烁体阵列结构凭借其优异的β/γ甄别能力,有望在实现高灵敏度β探测的同时抑制γ本底,为开发水中氚等低能β核素的在线监测设备提供了一种有前景的技术路径。
关键词：水中氚;;叠层闪烁体;;β-γ甄别;;Geant4蒙卡模拟;;探测效率
基金资助：地球深部探测与矿产资源勘查国家科技重大专项——立体核勘查技术集成与应用示范项目（2025ZD1007302）
