当前福清核电厂采用参考源法来进行刻度，主要使用同轴型探测器来测量能量在40-2000kev的伽马射线。定性和定量需要测量的核素。参考源法就需要对γ探测效率刻度数据进行曲线拟合。探测效率曲线拟合公式有很多种：如插值拟合、效率自然对数到能量自然对数的线性拟合、效率自然对数到能量自然对数的二次方拟合、效率自然对数到能量的多项式拟合等。这些方法一般在γ能谱分析软件中经常用到,例如GammaVision32软件。这些方法都是基于最小二乘法,是纯粹的数学方法,没有实际的物理意义［1］。
1. 能量刻度
初始或者维修后使用HPGe谱仪系统，为了实现实验测量，首先需要进行能量刻度，以便正确的识别放射源的核素。对能量进行刻度是基于谱仪系统中多道分析器的线性放大原理，即道数的高低对应着能量的大小，道数与能量之间的关系是线性的。确定此线性关系，一般需要至少两个已知能量的坐标点，即在能量和道数的坐标系中，标定出两点，进而确定通过此两点的直线，这个步骤就称为高纯锗谱仪的能量刻度。
进行了能量刻度之后，系统分析软件会保存此结果，把初步测量得到的道数转换成能量，进而得到射线的信息。完成系统的能量刻度之后，一般而言，在外部实验条件没有发生非常大的变化以及采集的能谱没有异常失真时，不需要重复进行刻度［2］。
2. 效率刻度
完成能量刻度后，γ谱仪即可甄别出样品中的核素，但无法给出活度值，因此我们需要进行效率刻度。而新建的核素库文件对于接下来的效率刻度将有很大帮助。
效率刻度的原理，是基于高纯锗谱仪探测系统在相同的探测环境情况下，对相同能量的射线的探测效率是固定的，也就是说在相同的探测环境下，仪器的探测效率由其射线能量确定，而与什么核素无关。因此需要对不同能量区间的射线的探测效率进行刻度。刻度完成后，谱仪取某一未知源的特征能量射线的计数后，根据效率刻度获得的效率值，可以转换成该核素的活度。效率刻度和能量刻度一样，外部条件无大的变化，一般不需要重复进行校正。图1给出了N型GMX和P型GEM两种高纯锗探测器的绝对探测效率与能量关系示意图。图中可以看到，对不同能区的光子而言，其探测效率是不同的。对P型［3］，如GEM探测器而言，150KeV～180KeV区域内探测效率有一个极大值（拐点），这取决于探头的出厂相对效率，相对效率<50%的探头，拐点一般出现在150KeV附近，而相对效率越大，拐点能量值越高。低于拐点能量的区域，探测效率随着能量减小而减小；高于拐点的能量区域，探测效率随着能量的增加开始下降，下降的趋势基本上为直线。对N型，如GMX而言，拐点一般出现在100KeV左右的能量范围；在低于10KeV的范围内，探测效率随能量的增加有个上升的过程，到了一定值之后变得平滑，这些现象是由在不同能量的光子与探测器的作用类型的差异竞争的结果；对N型探测器而言，低于拐点能量的区域内（10keV以上），探测效率基本变化不大，而在高于拐点能量的区域内，探测效率随着能量增加而减小。
图1：N/P型高纯锗探测器效率曲线
3. 能量效率刻度
从高纯锗探测器的机理并结合其效率曲线，低能峰（300keV）以下能量峰的探测效率更多的相关（取决）于晶体的有效面积，而300keV以上的中高能峰，随着能量的增加，探测效率逐渐相关（取决）于晶体的厚度。
实验室情况下，样品的形状通常有柱状（体源）、薄膜/滤纸等扁平样品（面源）、点源样品、瓶装样品和马林杯样品等。从实际探测效率的角度，不同类型的探测器对不同形状的样品有着不同的适应性；或者说，对于某一特定形状的样品，可以找到特定类型的探测器以获得最佳匹配的实际探测效率。比如，对于薄片状样品，扁平结构的探测器对其有着实际的最佳探测效率；而对于马林杯样品，同轴型探测器能获得实际的最佳探测效率。
鉴于对试验是成本的控制合感兴趣核素能量峰、样品形状与实际探测效率的考虑，福清核电采用P型同轴探测器来测量所需要的样品。
福清核电放化采用参考源为多源混合核素的标准源来对高纯锗伽马谱仪来进行能量效率刻度。如图2为标准9核素混合源。
图2：9核素混合源
将9核素混源放置于探测器一定高度进行测量，待所需核素全能峰计数达到5000以上，则可以停止测量，进行刻度。
GammaVision32软件自带有了5种效率刻度的拟合方法：
1)Interpolative：内插法拟合，主要用于直线部分；
2）Linear：线性拟合，主要用于直线部分能量点密集处；
3）Quadratic：二项式拟合；
4）Polynomial：多项式拟合；
5）TCCPolynomial：真符合多项式拟合。
选择合适的拟合方式，即可出现效率曲线。由于拐点的存在，我们可以粗略的判断能量点的正误，如拐点右边效率值随能量增加而减小；拐点左边则正好相反。据此可以剔除个别能量点，以获得更趋于正确的效率曲线。
图3：P型探测器能量效率刻度曲线
4. 结语
对于拟合函数的选择，一般情况下我们先输入各能量点的效率值，最后再决定使用哪一种拟合方法为最佳。最佳的刻度方法是在拐点区域范围内（100keV‐200keV），选择三个能量点，在直线区域，可以分别选择两个点，也就是说全谱有7个点是最好的。当然一般而言，对于P型（GEM型号）的探测器，选择五个点也可以完成整个能区的标定（从几十KeV到10MeV），对于N型（GMX型号）的探测器，由于其覆盖的能量范围更宽，因此需要更多的刻度源去完成整个能区的效率刻度，但是基本原理不变。
参考文献
［1］OＲTEC．X－CoolerIIMechanicalCoolerforHPGeDetector［S］．U．S．A:OＲTEC，2006．
［2］OＲTEC．X－CoolerIIIMechanicalCoolerforHPGeDetector［S］．U．S．A:OＲTEC，2014．
［3］高德喜.孙复生高分辨P型同轴高纯锗探测器研制.核电子学与探测技术.1993.13（5）：265
