反符合

核物理中有許多同時發生或在短時間間隔內發生並有內在因果聯繫的相關事件稱為符合事件。測量符合事件的電子學系統稱為符合系統。相反的，有些測量要排除符合事件，這種系統稱為反符合系統。

符合和反符合電路都有確定的分辨時間τ，若探測器分別記錄一組時間間隔小於τ的符合事件，符合電路便可輸出一個符合脈衝，而反符合電路則只在相反的情況下才能有脈衝輸出。

基本介紹

• 中文名：反符合
• 外文名：anticoincidence
• 性質：描述電子學系統
• 表征：在相反的情況下才能有脈衝輸出
• 學科：核物理

內容簡介

現有的反符合甄別系統主要服務於實驗室內研究和大型測量設備，隨著對攜帶型低本底γ能譜測量需求的增加，反符合甄別系統的小型化也變得日趨緊迫。攜帶型反康普頓探測器配套的輸出甄別系統，將現有的依靠3個探測器輸出信號，改為僅依靠主、輔2個探測器輸出信號就能實現反符合降低本底的目的，實現了對該類檢測系統的重新設計，最大程度上降低了儀器成本。同時，由於該甄別系統只有兩個信號通道，中間節點個數有所減少，較現有技術而言系統的穩定性提高100%。另外，使用脈衝幅度/時間聯合甄別算法，較現有技術的甄別準確率提高26%以上。

低本底反符合γ譜儀本底主要來源的確定

對於低水平γ放射性的測量，探測系統的本底計數率是影響測量精度的重要因素。低本底反符合γ譜儀採用物質禁止與反符合禁止相結合的辦法，不但大大降低了系統的本底，同時也抑制了譜儀測得的γ譜的康普頓連續區計數，使系統的峰康比得到很大提高，在低水平γ放射性測量領域已成為重要的測試工具和手段。國內許多單位都已經建造或購買了這種譜儀，而且還有一些單位正在籌建。

以HPGe為主探測器的低本底反符合γ譜儀，其主要技術指標，尤其是譜儀的本底，都已達到相當好的水平。 雖然如此，實踐表明譜儀在本底方面仍存在一個不可忽視的缺陷，即NaI(Tl)環探測器所使用的6個光導玻璃窗內含有大量的鉀，其中的⁴⁰K構成了這套譜儀本底的最主要來源。

譜儀結構

譜儀基本結構如圖1所示，主要由HPGe主探測器、 NaI(Tl)環探測器、 NaI(Tl)堵頭探測器、禁止室、電子學線路及數據獲取系統等構成。

圖 1 HPGe低本底反符合 γ譜儀結構示意圖

（1）HPGe主探測器

由美國ORTEC公司生產的P型HPGe探測器，對⁶⁰Co的1332keV γ射線能量解析度為1.86keV，相對探測效率 38%，主晶體下部裝有一塊厚為2cm的老鉛，用以禁止來自探測器下部的本底輻射。

（2）禁止室

由FH1906型低本底反符合γ譜儀的禁止室改進而成，為鋼-鉛-鋼複合禁止室(結構及厚度見圖1)，用於禁止宇宙射線的軟成份和周圍環境的天然輻射。

譜儀本底及K本底主要來源的確定

以北京核儀器廠生產的本台ST105型NaI(Tl)環探測器為反符合禁止探測器的低本底反符合 γ譜儀，其本底的大部分都來源於NaI(Tl)環晶體上部的6個光導玻璃窗中的⁴⁰K，其總的放射性活度達910Bq。這一本底來源已成為這種譜儀本底性能進一步改善的主要障礙。就我們所研製的這套譜儀來說，雖然其本底已達到國內外同類裝置的很好水平，即50～2000keV能區積分本底7.83cpm，若能扣除6個光導玻璃窗中⁴⁰K對本底的貢獻，則系統的本底降到3cpm是完全有可能的。由於國產ST105型NaI(Tl)晶體自身的低鉀含量及優越的價格，在國內還是有競爭力的，許多單位都採用了和準備採用它製作反符合γ譜儀，因此在這方面進行改進還是很有意義的。改進時只須採用石英或低鉀玻璃進行光傳導，便可以大幅度降低譜儀的本底，相應地，譜儀的探測靈敏度等一些重要技術指標都將得到很大的提高。

用反符合方法測量131^I和133^Ba的比活度

根據複雜衰變核素活度測量方法研究的需要，在研製完成的4πβ(PPC)一γ(HPGe)反符合測量裝置上，對¹³¹I、¹³³Ba的活度進行反符合測量方法研究。為驗證反符合方法測量結果的可靠性，同時採用4πβ(PC)一γ(NaI(TI))符合標準裝置對同一批¹³¹I、¹³³Ba VYNS薄膜源進行效率外推測量，並將二者的測量結果進行比較。

4πβ-γ反符合測量原理

Y．Kawada等於1970年詳細介紹了4πβ(PPC)一γ(HPGe)反符合測量裝置、原理及利用反符合方法測量⁶⁰Co、¹³⁴Cs和¹¹⁰Ag^m一¹¹⁰Ag活度的結果，並與符合測量的結果進行了比較。

圖2 β核素衰變綱圖一般形式

通常的β-γ衰變綱圖如圖2所示。圖中：β_k代表β衰變到子體的第k激發態的β分支，P_k為相應的分支比；從第k激發態退激到第v激發態時發射的γ射線記為γ_kv，發射幾率為q_kv。

反符合測量結果不確定度評定方法

由反符合測量原理公式可知，待測樣品的活度，即衰變率是通過測量β計數率和β效率而確定的，則採用反符合方法測量待測樣品活度的不確定度主要來自以下兩個分量：

（1）β計數統計漲落、死時間修正和β本底計數率等因素造成的p計數率的不確定度；

（2）測量原始譜和反符合γ譜而確定β效率過程中因感興趣的原始γ射線峰面積的統計漲落和對應的反符合γ射線峰面積的統計漲落，以及效率計算時採用的核參數的不確定度引起的β效率不確定度。

採用符合和反符合兩種方法給出的測量結果的不確定度基本相當，反符合法略高於符合效率外推法，主要是反符合法依賴於相關的核參數，但採用反符合法的優點是測量過程相對簡單，不需符合效率外推較為繁瑣的測量過程。