【正文】 漸推廣到石油，醫(yī)學(xué)在內(nèi)的許多領(lǐng)域。 MCNP 程序運(yùn)行的結(jié)構(gòu) 在計(jì)算機(jī)上，蒙特卡羅方法解粒子輸運(yùn)問題的程序，一般都可分為：源抽樣、空間輸運(yùn)過程、碰撞過程、記錄過程和結(jié)果的處理和輸出等部分，一個(gè) MCNP 計(jì)算程序流程圖示于圖 。也可以固定 N 通過 S減小而減小 xS ， 即通過方差減小技巧來實(shí)現(xiàn)。 由加強(qiáng)大數(shù)定理 ： 1)(limr ??????? ?? mx xExP ?， x 的方差是離散度的量度，定義為：2222 ))(()()())(( xExEdxxPxEx ???? ?? ， ? 稱為標(biāo)準(zhǔn)方差稱為標(biāo)準(zhǔn)方差 ， Monte Carlo 方法可以估計(jì)這個(gè)值，記為 S： ? ?212 1??? ?? NxxSNi i ∽ ? ? ? ?22 xx ? ， ? ? ???Ni ixNx 122 1 S 是實(shí)際取樣值 ix 總體的估計(jì)差， x的估計(jì)值由下式給出 ： NSxS 22? ， 此 公式不受任何 x和 x 分布的限制， 但是求 E（ x）、 ? 存在且有限。如果它在劈裂面一分為二，那么又產(chǎn)生了一個(gè)軌跡。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 蒙特卡羅方法 10 （ 2）粒子權(quán)重和粒子徑跡 為了計(jì)算方便， MCNP 為每個(gè)粒子賦一個(gè)值 W（不一定是整數(shù)），代表 W 個(gè)具有相同行為的粒子， W稱為這一粒子的權(quán)重。 在進(jìn)入 MCNP 之前，首先討論下面的兩個(gè)問題： （ 1）隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生 粒子的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)的方向、和其它粒子的碰撞以及碰撞后生的反應(yīng)都是隨機(jī)的過程， MCNP 是用偽隨機(jī)數(shù)的方法來模擬上述過程。至于粒子歷史終止條件，根據(jù)問題的幾何條件、物理假定，處理方法，可歸納為以下幾種： 1）粒子從系統(tǒng)逃脫； 2）粒子經(jīng)碰撞被吸收； 3）經(jīng)俄國(guó)輪盤賭后，歷史被終止； 4）粒子能量低于給定能量（閾 能）； 5）粒子位置越過某一界面； 6）粒子飛行時(shí)間超過給定時(shí)間； 7）粒子權(quán)重小于某個(gè)小量。對(duì)于本身就具有隨機(jī)性質(zhì)的問題（如我們關(guān)心的粒子輸運(yùn)問題），主要是正確地描述和模擬這個(gè)概率過程 [13]。蒙特卡羅方法現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域、成為科研工作者研究與征服自然的一把利劍。自二十世紀(jì)四十年代中期到現(xiàn)在，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明，蒙特卡羅方法作為一種獨(dú)立的方法被提出來，并得到了長(zhǎng)足的發(fā)展 [10]。此外探測(cè)器的能量分辨率越好，峰康比越高。按標(biāo)準(zhǔn) , 峰康比是指對(duì) 60Co 峰高與 — 康普頓平坦均值之比。 [19] 圖 圖 典型高純鍺探測(cè)器的絕對(duì)效率隨γ射線能量的關(guān)系 峰康比 峰康比是指峰中心道最大計(jì)數(shù)與康普頓坪內(nèi)平均計(jì)數(shù)之比。因此 ,有必要對(duì)每個(gè)具體探測(cè)器的效率通過實(shí)驗(yàn)來標(biāo)定。一般來說 , 體積越大 ,探測(cè)效率越高。圖 給出了絕對(duì)效率隨射線能量的關(guān)系曲線。 通常鍺探測(cè)器的能量分辨本領(lǐng)是對(duì) 的 60Co 而言， 70 年代初為 —，目前是 — 。 只要認(rèn)真選取原材料、不斷改進(jìn)器件工藝 ,可使總的分辨率主要取決于探測(cè)器的固有分辨率和電子學(xué)噪聲。 （ 2） 載流子的復(fù)合和俘獲。 圖 n型（ a） 和 p型（ b）同軸高純鍺探測(cè)器的結(jié)構(gòu) （ 3） 井型探測(cè)器 鍺晶體體積： 180cc；井直徑 16mm，井深： 40mm； FWHM（ 1332KeV）分辨率： ；FWHM（ 122KeV）分辨率： ；相對(duì)效率： 35%；垂直冷指 30 升 杜瓦；冷指延長(zhǎng)棒、鉛塞；前放及電源電纜 。 n型同軸探測(cè)器 的電極排列正好與 p型的相反 , 亦稱反電極同軸探測(cè)器。先將 n+和 p+兩個(gè)電極保護(hù)好 ,隨后用 HNO3:HF:發(fā)煙 HNO3=7:2:1的腐蝕液中腐蝕 1— 2min,甲醇碎滅 ,氮?dú)獯蹈?,制成的管芯隨即封入致冷裝置中。沉積上厚約 80— 100nm的金層。真空鍍膜機(jī)中淀積上 約 100nm厚的把金屬層。 注入約 1 1014cm2的硼離子，束流控制在 1mA／ m2以下。（ 5）制 p+接觸。擴(kuò)散后薄層電阻約 1— 10Ω , 擴(kuò)散層厚度 30— 500μ m。用 M28， M14金剛砂 先后研磨兩面 ,磨后充分沖洗 ,要求表面無道痕 ,邊緣無缺口 ,無崩裂縫。垂直于晶錠軸向按所需厚度切片。有些探測(cè)器為提高工作電壓 ,改善電場(chǎng)分布 ,減少漏電流 ,降低噪聲 ,制成圖 b， c所示的槽溝型或頂帽型結(jié)構(gòu) 。 高純鍺探測(cè)的有以下型號(hào)： （ 1）平面型探測(cè)器 鍺片的全部面積為靈敏面積。高分辨率 X和γ射線用的探測(cè)器， 靈敏體積較小，可制成平面型。主要用于高分辨率的 X、γ能譜儀 , 探測(cè)高能粒子等。近年來，隨著高純鍺材料質(zhì)量進(jìn)一步提高，器件制備中引進(jìn)新工藝和配置低噪音電子學(xué)系統(tǒng)，高處走探測(cè)系統(tǒng)的 性能有了明顯改進(jìn)，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。 1971 年 Hall 和 Hansen 首次研制出凈雜質(zhì)濃度≤ 1010cm3的鍺單晶，接著又制成了高純鍺探測(cè)器。 [8] 高純鍺探測(cè)器具有能量分辨率高、線性范圍寬、探測(cè)效率高、性能穩(wěn)定、能在室溫存放等優(yōu)點(diǎn)。脈沖信號(hào)后沿取決于外電路的 RC 常數(shù)。在液氮溫度下為 r 108秒量級(jí)。 [2]如下等效電路所示： 圖 HPGe探測(cè)器等效電路圖 圖中 c為探測(cè)器電容，它與電纜分布電容及前置放大器輸入端特效電容相連接。高純鍺探測(cè)器可以看成一個(gè)在反向偏壓下工作的巨大晶體二級(jí)管。對(duì)倒置電極 (N 型 )HPGe探測(cè)器正好相反，外而加負(fù)電壓，里面加正電壓，如圖 (b)所示。內(nèi)表面為類型相反的非注入接觸 .外加電壓均為反向電壓，即 n+邊極性為正， p+邊極性為負(fù)。所以總是選外表面為整流接觸，因?yàn)檫@樣會(huì)使電 場(chǎng)較強(qiáng)的區(qū)域所占的體積較大，有利于載流子的收集。如果內(nèi)表面是整流接觸，那末，耗盡區(qū)隨外加偏壓的增加從里向外擴(kuò)展，直至外表面。但它們形成的電場(chǎng)條件卻大不相同。它也可用 N 型 Ge 制成，又稱為倒置電極型同軸鍺探測(cè)器。通 常同軸 HPGe 探測(cè)器是用 P型 Ge制成。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 2 P 接 觸本 征 區(qū)N 層 P 接 觸本 征 區(qū)N 層 圖 1 同軸型 HPGe幾何結(jié)構(gòu)示意圖 但這時(shí)電場(chǎng)不再是完全徑向的，在一些角落里電場(chǎng)較低，影響裁流子的收集。大部分商品生產(chǎn)的 HPGe 探測(cè)器均為單端。 同軸型 HPGe 探測(cè)器有兩種基本的幾何結(jié)構(gòu)： (1)雙端同軸，見圖 (a)即中心孔貫穿整個(gè)圓柱體。由于鍺晶體在軸向可以作得相當(dāng)長(zhǎng)，因此，如果作成同軸型的則靈敏體積就可以大為提高。主要用于測(cè)量中、高能的帶電粒子 (能量 低于 220Mev 的粒子，低于 60Mev 的質(zhì)子和能量低于 10MeV 的電子 )和能量在 300keV 至 600keV 的 X射線和低能γ射線。 P 型和 N型同軸探測(cè)器在生產(chǎn)時(shí)都將整流結(jié)做在外表面，使耗盡層向內(nèi)。按晶體的幾何形狀可分為同軸型、平面型、井型等幾種。 目前高純鍺探測(cè)器的基體按其材料的性質(zhì)，即殘余雜質(zhì)是受主還是施主，可分為P 型鍺和 N 型鍺。這種 探測(cè)器克服了 Ge（ Li）探測(cè)器存在的生產(chǎn)周期長(zhǎng)、需在低溫下保存等缺點(diǎn)。 (3)測(cè)量電離輻射的能量時(shí)，線性范圍比較寬。它的主要優(yōu)點(diǎn)是： (1)電離輻射在半導(dǎo)體介質(zhì)中產(chǎn)生一對(duì)電子、空穴對(duì)平均所需能量大 約為在空氣中產(chǎn)生一對(duì)離子對(duì)所需能量的十分之一，即同樣能量的帶電粒子在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)要比在空氣中產(chǎn)生的約多一個(gè)數(shù)量級(jí)，因而電荷數(shù)的相對(duì)漲落也要小得多，所以半導(dǎo)體探測(cè)器的能量分辨率很高。 關(guān)鍵詞： 高純鍺探測(cè)器、 蒙特卡羅 模擬 、 探測(cè)性能 Abstract HPGe is a high rapid development semiconductor detector in last few years. It overes the GE detectors (LI) detector long production cycle time and low temperatures storage, and so on disadvantage. It leads plex quantitative analysis of gamma spectrum radioisotope to realization. Immensely help the development of nuclear annihilation. MCNP program provides energy peak broadening Gaussian simulation method which can also be used to calculate the HPGe and to study the crystal on efficiency of γray detection thus provide evidence on the reliability and accuracy of the experimental results. Calculated by MCNP of energy resolution, peak health and than the peak, and in good agreement with the experimental results of references, which showing the feasibility of MCNP to simulation By MCNP simulation and parison of the γray functions of different specifications of the HPGe detector detection, this p