基于奇异值分解方法的嫦娥一号γ射线谱仪谱线定性分析

针对嫦娥一号γ射线谱仪(CE1-GRS)探测数据难以从谱形特征直接进行定性分析的问题,提出采用噪声调整的奇异值分解(NASVD)方法提取CE1-GRS数据中相互正交的谱线主成分,然后分别分析月表各区域对应谱线的低序层谱线中的峰信号,通过鉴别各峰信号对应的能量值是否等于特定元素的特征γ射线能量来确定月表各区域的元素种类。结果表明,该方法能够识别出的月表可能元素包括U、Th、K、Fe、Ti、Si、O、Al、Mg、Ca和Na等11种元素。     

嫦娥一号和嫦娥二号月球γ能谱解析

为了从嫦娥系列绕月γ能谱测量实验获取月表γ能谱特征,应用CE1-GRS和CE2-GRSγ能谱2C级科学数据,首先从散射本底扣除后的谱线中提取出弱特征峰信息,然后对嫦娥系列仪器谱进行定性分析,推定月表存在的可能元素种类。结果表明:(1)从CE1-GRSγ能谱能识别U、Th、K、Fe、Mg、Si、Al和O等8种月表可能元素,从CE2-GRSγ能谱能识别U、Th、K、Fe、Mg、Si、Al、O、Ti和Ca等10种月表可能元素;(2)卫星绕行轨道距月表距离越近、探测器的能量分辨率越高,得到的月球轨道γ能谱将更精细,从而能获取更准确的月表元素种类及其分布特征。     

嫦娥一号宇生伽马射线能谱分析

介绍了一种通过宇生伽马射线分析月表部分元素含量的方法。我国嫦娥一号卫星携带的伽马射线能谱仪(CE1-GRS)探测的伽马射线能谱中,既包含月表天然放射性元素(K、U、Th等)放出的伽马射线,也包含银河宇宙射线(GCR)与月表物质(Fe、Si、O等)发生簇射反应过程中产生的伽马射线。根据已知GCR的强度和能量分布,使用蒙特卡罗方法模拟,计算出GCR与月表物质反应产生的伽马射线特征峰及面积,并与CE1-GRS测量谱线相比较,建立了几种元素测量谱线与其月表含量的关系,该方法将可用于月表非天然放射性元素平均含量的计算。     

利用CE1-GRS数据分析月表钍元素分布特征

为了从嫦娥一号伽玛射线谱仪(CE1-GRS)探测数据获取月表元素的分布特征,提出并实现了一种对CE1-GRS 2C级数据进行处理的方法。采用该方法对CE1-GRS第一正飞期2C级数据产品进行分析处理,得到了Th元素计数率的全月分布图。与月球勘探者伽玛射线谱仪(LP-GRS)数据的Th全月分布图进行比较分析,结果表明,两者体现出的月表Th分布主要特征基本一致,但分布细节特征存在一些差异。     

利用CE1-GRS数据分析月表钾元素分布特征

为从嫦娥一号伽马射线谱仪(CE1-GRS)探测数据获取月表K元素的分布特征,利用CE1-GRS 2C级数据,通过CE1-GRS数据处理的相关技术方法研究,得到K计数全月分布图的初步结果。该分布图反映出K含量高的区域主要集中在月球正面的西部月海区及附近;而K含量次之的区域位于南极爱特肯盆地内。在月球背面,K含量普遍表现为低值特征。将CE1-GRS获取的K分布图与月球勘探者伽马射线谱仪(LP-GRS)数据的K全月分布图进行了比较分析,两者体现出的月表K分布主要特征基本一致。     

4～400 MeV宇宙线质子对近月空间轨道γ能谱中湮灭辐射的贡献

为进一步明确月球表面湮灭辐射的主要来源和影响机理，构建了轨道γ能谱仪中湮灭辐射特征峰定量分析模型，采用GEANT4模拟不同能量质子轰击月岩诱发γ射线微分能谱，并以“嫦娥一号”高能粒子探测器(Chang’e-1 High-energy Particle Detector,CE1-HPD)数据作为输入项，计算了宇宙射线中4～400 MeV质子在月表5种典型岩石中诱发湮灭辐射的特征峰信息。在对“嫦娥一号”γ能谱仪(Chang’e-1 Gamma-ray Spectrometer,CE1-GRS)获取的0.511 MeV特征峰进行本底扣除和天然放射性核素影响剥离后，与4～400 MeV质子诱发湮灭辐射结果进行比较。研究结果表明：级联簇射产生湮灭辐射的概率与入射质子能量呈正相关，在4～400 MeV能量范围内，典型月岩的成分差异对诱发湮灭辐射的影响不明显。虽然该能量段质子的注量率较高，但由于其能量较低，无法有效地通过级联簇射形成正电子，最终导致湮灭辐射贡献率较低，仅为(1.97±0.66)×10^-4。     

基于X射线相干衍射成像的元素分布成像

基于上海光源软X射线谱学显微线站的特点和相干X射线衍射成像(CDI)技术,对软X射线相干衍射成像方法的一个重要应用:元素分布成像及含量分析进行了模拟研究。推导了CDI相比双能分析算法并进行了理论模拟,估算了能够分辨的最小物质含量,并分析了CDI实验噪声等因素对元素分布成像的影响。所得结果可对软X射线CDI的实际应用提供理论指导。     

上海光源BL15U1束线的SRXRF定量分析

本文介绍了用于同步辐射X射线荧光(XRF)定量分析的基本参数法(FP)和MC模拟法。上海光源(SSRF)硬X射线微聚焦光束线(BL15U1)应用上述两种方法对样品进行定量分析,验证了方法的有效性并用定量分析结果计算了BL15U1光束线部分元素的荧光探测限。实验结果表明,对样品中μg/g量级元素含量的定量分析结果相对误差都在10%以内,而使用MC模拟法可以直观地比较不同参数下的模拟谱与实验谱,辅助实验参数的确定,从而减小参数引起的误差,得到更为准确的结果。此外,对BL15U1探测限的计算表明该光束线具备开展高性能荧光实验的能力。     

X射线荧光光谱法测定不锈钢中元素含量

采用X射线荧光光谱固体法测定不锈钢中主次成分元素的含量,并对各元素间的谱线重叠、基体效应等影响因素进行了干扰校正。通过精密度测试和对比试验表明,对于主成分元素(Cr、Ni、Si、Mn、Ti、Mo、W),方法的相对标准偏差(RSD)小于1%,对于微量成分元素(Al、Cu、Co、Sn),方法的RSD小于12%。     

嫦娥二号γ谱的非线性谱漂校正

针对嫦娥二号γ谱的非线性谱漂特点,提出了一种基于能量对应的谱漂校正方法。选取了嫦娥二号γ谱线作为研究对象,进行谱漂校正实验。结果显示:该方法能够有效校正嫦娥二号γ谱的非线性漂移,使Fe峰和Mg/K峰的峰位漂移范围控制在±1道范围内。     

Simulation of ERD spectra for a surface with a periodic roughness

For the purpose of identifying hydrogen isotope distribution in a microscopically rough surface, the geometrical effect on elastic recoil detection (ERD) spectra is examined using an optical grating base coated with a thin film of deuterated polyethylene (CD₂). It is shown that the ERD spectra from such surfaces with a periodic roughness agree well with the simulation spectra using the roughness parameters determined by the simultaneous Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) quantification of the roughness, the “Pb coating-RBS method”. The microscopic structure of the sample surface is reflected well in the spectral shape. This means that the true distribution of the hydrogen isotopes in a sample could be determined by correcting the ERD spectra for the roughness. Potential applicability of the present method, Pb coating of the sample followed by simultaneous RBS-ERD analysis, to correction of ERD spectra for the surface roughness is thus demonstrated.     

匹配设计反应谱的目标功率谱密度的确定方法

美国核管会标准审查大纲（SRP）3.7.1节要求，核电厂结构、系统和部件（SSCs）抗震设计时程需同时满足包络设计反应谱和匹配设计反应谱的目标功率谱密度（PSD）的要求。本文结合2014版SRP 3.7.1，对匹配设计反应谱的目标PSD的确定方法进行介绍，并根据其算法编写相应的计算程序，通过算例分析对程序结果进行验证。结果表明:计算所得RG1.60谱、美国中东部和西部基岩厂址谱的目标PSD与SRP 3.7.1结果具有较好的一致性，且基于本文所得目标PSD和三角级数叠加法所构造的加速度时程反应谱与设计反应谱匹配良好。本文所给出的目标PSD的确定方法可为核电厂抗震设计时程的PSD检验提供重要依据，且采用本文方法生成目标PSD，设计时程的PSD检验仅需包络该目标PSD的70%。      

辛醇溶液、水溶液、固态及液-液萃取体系中TRDGA与Pr(Ⅲ)的配位研究

为加深对四烷基-3-氧杂-戊二酰胺（TRDGA）类配体与三价锕/镧离子配位的认识,利用光谱及单晶X射线衍射分析技术,分别在含水辛醇溶液、水溶液、晶体及液-液萃取体系中对比研究了脂溶性N,N′-二甲基-N,N′-二辛基-3-氧杂-戊二酰胺（DMDODGA,L）以及水溶性四甲基-3-氧杂-戊二酰胺（TMDGA,L′）与Pr(Ⅲ)的配位。光谱滴定实验结果表明,两配体在溶液中均可与Pr(Ⅲ)形成金属离子与配体比值为1∶1、1∶2及1∶3的配合物,并获得了配合物稳定常数及标准吸收光谱。配合物中金属离子与配体比值相同时,L和L′与Pr(Ⅲ)形成的每对配合物中Pr(Ⅲ)特征吸收峰的位置及形状均几乎完全相同,说明每对配合物的内配位层结构相同或相近。PrL′3(ClO4)3晶体漫反射光谱与PrL3+3及PrL′3+3标准吸收光谱的特征也相同,说明1∶3配合物均为三帽三棱柱配位构型。与加入硝酸根的光谱滴定实验相结合,通过有机相吸收光谱与已知固体/溶液配合物的漫反射/吸收光谱对比,确定了液-液萃取萃合物中,Pr(Ⅲ)至少有PrL2(NO3)(H2O)2+和PrL3+3 2种化学形态。     

Sputtering of lunar regolith simulant by protons and singly and multicharged Ar ions at solar wind energies

We report preliminary results on sputtering of a lunar regolith simulant at room temperature by singly and multiply charged solar wind ions using quadrupole and time-of-flight (TOF) mass spectrometry approaches. Sputtering of the lunar regolith by solar-wind heavy ions may be an important particle source that contributes to the composition of the lunar exosphere, and is a possible mechanism for lunar surface ageing and compositional modification. The measurements were performed in order to assess the relative sputtering efficiency of protons, which are the dominant constituent of the solar wind, and less abundant heavier multicharged solar wind constituents, which have higher physical sputtering yields than same-velocity protons, and whose sputtering yields may be further enhanced due to potential sputtering. Two different target preparation approaches using JSC-1A AGGL lunar regolith simulant are described and compared using SEM and XPS surface analysis.     

Np(Ⅴ)在漳州伊利石上吸附作用的实验及建模研究

通过批吸附实验研究了固液比、pH值、离子强度和Np(Ⅴ)浓度等因素对Np(Ⅴ)在漳州伊利石上吸附作用的影响。结果表明,pH值对吸附的影响明显,而离子强度对吸附无显著影响。基于法国Puyen-Velay伊利石的2SPNE SC/CE模型并不能拟合本研究所得的滴定数据和吸附数据。依照2SPNE SC/CE模型框架,重新构建了Np(Ⅴ)在漳州伊利石上的吸附模型。与2SPNE SC/CE模型相比,本研究所得模型的位点密度小,对应的质子转移和配位反应的平衡常数也不相同。存在这种差异的原因可能是:漳州伊利石的比表面积小于Puy-en-Velay伊利石的比表面积;Puy-en-Velay伊利石较漳州伊利石具有更高比率的同晶置换(更高的Fe2O3和Mg O含量)。研究结果将有助于更准确地预测Np(Ⅴ)在不同产地伊利石上的吸附作用,为我国高放废物处置库的选址提供参考。     

Spectral analysis method for deriving RBS-like carbon spectra from the C(α,α)C resonant reaction

This article presents a spectral analysis method that detects C using the high-sensitivity of the 4.26 MeV resonance of the ¹²C(α,α)¹²C nuclear reaction while avoiding issues arising from the peaky and asymmetric resonance shape, which complicates depth-sensitive C analysis. By averaging nuclear reaction spectra taken with a set of conveniently chosen He beam energies, we obtain C spectra with amplified intensity, but shape similar to Rutherford backscattering spectrometry (RBS) spectra. The latter fact allows intuitive reading of underlying C depth profiles without employing spectrum simulation software. The method was first applied to simulated samples whose nuclear reaction spectra were generated by SIMNRA, which allowed checking for method accuracy by comparison to corresponding simulated RBS spectra. As real examples of the method application, it was applied to detect depth-sensitive C signals from SiC substrates covered by SiO₂ layers and from 50 nm hafnium-based films deposited on Si by metal-organic chemical vapor deposition.     

Multi-damping earthquake design spectra-compatible motion histories

Two iterative methods of developing time histories compatible with multi-damping spectra are presented. The common method of forcing agreement among design and calculated spectral values at several frequencies and multiple damping values may give poor, even meaningless results. The two simple iterative techniques presented here use acceleration impulse functions for “correcting” the time histories. In the first method the correction is calculated separately for each frequency and damping value and the maximum corresponding coefficient is used to correct the time history for the iteration. In the second method the solution is further improved by introducing a scale factor at each iteration. The effectiveness of the proposed techniques is illustrated by a comparison of a set of six multi-damping design spectra with spectral responses of a time history.