Abstract
轉換電子能譜術(CIES)是說明核種在進行α或β衰變的降激過程中，加馬與轉換電子產率分析方法中最重要的技術之一。在超鈾元素核種分析方面，尤其對核能廢料或環境中鈽、每、鋦、奈及鈾等元素中各同位素的濃度或比例分析，雖然過去已有許多種分析的方法，如加馬能譜術、Lx-α能譜術及阿爾伐能譜術等。但有些超鈾元素的加馬射線強度很弱，或Lx射線對α射線產率比例極低，不利於利用上述前二者的核種分析法。至於阿爾伐能譜術應用於鈽239 、鈽240 的核種比例分析方面，因兩同位素釋出的阿爾伐射線的主峰能量分別為5.156MeV及5.168MeV，解析度必須做到10KeV 以下，才較易確認兩核種分配比例。然一般阿爾伐偵檢器的解析度僅能做到數十KeV ，因此能峰嚴重重疊，雖然已有許多阿爾伐能譜分析程式問世，對於分析重疊能峰也頗有貢獻，然仍未晉完備。基於超鈾元素在進行阿爾伐衰變時會倦隨著若干比例的內部電子轉換發生，並且已有些實驗室建立轉換電子能譜量測系統進行核種分析工作。該等系統分別以使用矽半導體表面屏障偵檢器及無窗式矽 (鋰) 偵檢器，對鋦243 、鋦244 混合核種及鈽239 、鈽240 混合核種進行轉換電子能譜分析，其解析度已可做到1.60KeV (對624KeV電子) 及1.15KeV (對42KeV 電子) ，並可根據鈽240 及鈽45-L3 和鈽239 的52-L1/2 的內部轉換電子的強度，來決定鈽240 及鈽239 的活度比。因此，發展一內轉換電子偵測系統以對超鈾元素進行量測與分析實有其價值。本研究乃以建立一套偵測電子能譜系統為目標，在硬體方面，除了使用CANBERRA公司出產的表面佈植式矽偵檢器PIPS外，還包括可達10 Torr的低溫真空系統，以試圖改進能譜解析度。在能譜解析方面，開發完成了一套以C 程式語言撰寫的電子能譜分析軟體，以加強系統的分析能力。文中並將針對偵檢器特性做深入探討。如偵檢器對電子的阻擋能力、不同電子能量在矽半導體中的射程、偵測效率的幾何修正、內稟效率等。並且對建立的實驗系統中，偵檢器等效厚度的推定及系統的偵測極限等，均在探討之列，希望能建立系統的完整性，以作為廣泛的應用。