CsI(Tl)晶体的APD前端读出特性研究

雪崩光电二极管(Avalanche photodiode,APD)体积小、探测效率高、内置增益、对磁场不敏感,但其内置增益、输出脉冲信号的信噪比受偏置电压与温度影响明显。将APD作为Cs I(Tl)闪烁晶体的光电读出器件,并配以低噪声的电荷灵敏前置放大器,组成闪烁探测器的探头。在不同的偏置电压与温度下,测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。实测表明,偏置电压、温度将影响探测系统的能量分辨率,在室温且APD两端的偏置电压为370 V时,对能量为662 ke V的γ射线能量分辨率为4.98%;在-20-40oC内,能量分辨率随温度的降低而提高。     

滤膜对放射性气溶胶α能谱测量拖尾影响

滤膜是放射性气溶胶测量系统中重要组成部分,由于滤膜本身的特性造成天然放射性气溶胶α能谱拖尾会干扰人工放射性气溶胶测量结果,甚至会造成测量结果错误。通过实验分别测试相同滤膜(混合纤维)不同孔径和相同孔径不同滤膜对α能谱测量拖尾的影响。实验表明,用小流量(5 L·min-1)系统采集天然放射性气溶胶时,选用和天然放射性气溶胶最大粒径(0.5μm)相当大小孔径的混合纤维滤膜(0.45μm)时,α能谱拖尾最小,加大抽气流量(20 L·min~(-1)),α能谱拖尾最小的混合纤维滤膜孔径略有减小(0.3μm);相同孔径下(0.45μm),混合纤维滤膜相比聚四氟乙烯滤膜和聚醚砜滤膜,对α能谱测量拖尾影响最小。本文为减小天然放射性气溶胶测量时α能谱拖尾选取合适滤膜提供了重要依据。     

基于C#与C++混编的轻元素X荧光测量软件

为了节约软件的开发周期,提高软件的开发效率,本文提出了一种基于C#与C++混编的轻元素X荧光测量软件的开发方法。该软件利用一款轻型的SQLite数据库存储配置参数、谱线数据等信息,并用第三方ZedGraph图形控件显示谱线,方便了数据管理,提升了界面的友好展示性。软件底层采用基于C++封装的SQLite和串口动态库,上层用C#做界面,提高了系统的稳定性和开发效率等。该软件完成了参数配置、自动换样、定时测量、谱线处理、数据保存等功能。该软件功能设计完善,界面友好,操作方便,稳定性较好,已成功的用于野外轻元素X荧光测量分析,经实测分析,该软件可满足野外现场可靠使用要求。     

车载γ能谱仪数据实时传输系统设计

传统γ能谱仪采用小体积探测器和串口传输数据,不能满足车载谱仪大体积多探测器快速巡测的大数据量传输的要求,且存在多探测器时间协同问题。论文采用两个4 L大体积Na I(Tl)闪烁体晶体提高探测速率,使用GPS秒脉冲时钟同步独立数字多道进行谱线测量,谱线数据通过CAN总线传输到能谱仪主机并与GPS信息进行打包,再通过无线Wi-Fi高速传输到电脑进行谱线和核素分析,从而保证了时间精度和传输速度的要求,最后将分析结果传输到远程服务器用于实时评估环境辐射情况。     

双通道人工放射性气溶胶监测系统设计

人工放射性气溶胶的监测环境较为复杂,有时甚至要在地下洞库、坑道或地下核设施测量,其环境中氡及其子体产物的浓度高达10~3-10~4 Bq·m~(-3)。在高氡钍环境下,氡钍能峰拖尾导致其放射性计数影响了人工气溶胶道址计数,进而影响人工放射性气溶胶的探测下限。本文研制了一种适合在高氡环境下工作的常压、真空双通道人工气溶胶监测仪。虽然常压测量通道测量准确度较差,但响应速度快,可以弥补真空测量通道测量准确但响应速度慢的缺点。本仪器对大气环境中钚、铀气溶胶检测的响应时间快,在有人工核素泄露的情况下最快30 min内可以得到测量结果,理论探测下限可达到10~(-4)-10~(-3) Bq·m~(-3),可验证探测下限为铀0.1 Bq·m-3、钚0.02 Bq·m~(-3),适用于各类需要对人工核素进行无人监测的高氡环境场所。     

LaBr_3(Ce)闪烁体APD前端读出设计

本文以雪崩光电二极管为小体积Labr_3(Ce)闪烁体的光电读出器件,并设计低噪声电荷灵敏前置放大器与雪崩光电二极管进行匹配组成完整前端探头,可应用于便携式小体积能谱仪中。雪崩光电二极管的增益、暗电流和结电容易受两端偏置电压影响,而这些特性的变化将影响能谱的读出效果。为此在不同的偏置电压下,测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。当偏置电压为380 V时,对能量为662 keV的γ射线的最佳能量分辨为3.97%。     

高温空气氧化作用下低铝含量FeCrAl涂层的组织演变（英文）

通过磁控溅射技术在Zr-4合金基体上沉积了厚度约为18μm的FeCrAl涂层,以提高Zr合金的高温抗氧化性能。通过空气氧化实验研究了低Al含量的FeCrAl涂层抗氧化性能。为了评估涂层界面演变和元素迁移之间的关系,采用了场发射扫描电子显微镜、能谱仪和掠入射X射线衍射仪进行了深入分析。结果表明,尽管FeCrAl涂层在1000℃空气氧化后会出现分层剥落,但该涂层仍然有效地保护了Zr-4合金基体不被氧化。FeCrAl涂层性能下降的主要原因是高温下Al元素严重向外扩散以及Fe、Cr元素向内扩散,最终导致涂层内部分层和剥落。此外,还讨论了FeCrAl涂层在800、900和1000℃时的空气氧化行为。     

水体放射性在线监测系统校准装置设计

水体放射性在线监测系统在长时间不间断地工作中，由于探测器和各种电子元件温度变化、元器件老化等原因会造成谱线漂移、谱线展宽和峰位变化，导致谱线解析困难和解析结果误差变大。针对基于溴化铈探测器的水体放射性在线监测系统，研制了一种在线校准谱线漂移的附加装置，该装置由¹³⁷Cs(豁免源)、铅挡块、校准孔、直线电机和铅屏蔽层组成。校准孔最佳的开孔半径和铅挡块最佳厚度通过蒙特卡罗模拟得到，分别为2.2 cm和5 cm；使用标准豁免级¹³⁷Cs源作为标准参考峰，通过软件对¹³⁷Cs全能峰峰位漂移及峰面积进行分析，计算增益，实时调节参数等完成峰位及峰面积的校准。最后用该装置进行现场应用验证，结果表明该装置能够把系统测量谱线的峰位变化控制在了±1%以内，峰面积变化控制在±5%以内。     

宇航空间X射线模数混合多道设计

探测空间X射线对于研究太阳活动情况、脉冲星导航和空间X射线通信等都具有重要的意义。分别利用SDD和CdZnTe半导体探测器对宇航空间中1-20keV和15-600keV两个能量段进行探测,结合模拟和数字多道脉冲分析器的优点设计了模数混合方式的抗辐照高通过率、高分辨率多道分析器。实现了峰值幅度提取、基线扣除、堆积判弃、谱仪状态监测、谱线存储与传输等功能,利用三模冗余设计(TMR)实现软件逻辑对宇航空间中单粒子翻转事件的免疫。通过实测模数混合谱仪线性度达0.99991,采用Amptek FastSDD型探测器实现能量分辨率152eV@5.9keV;输出计数率在98kcps时峰漂小于0.23%。采用DM1500型CdZnTe探测器实现^(241)AmFWHM能量分辨率为6.5%@59.6keV;输出计数率在11kcps时峰漂小于1.3%。