用γ能谱全能峰计数率测量辐射剂量率的方法研究

提出了通过γ能谱全能峰测量吸收剂量的方法,定义了全能峰角响应函数。采用蒙特卡罗方法计算了50 mm×50 mm NaI(Tl)探测器的平均角响应随射线能量的变化,用标准点源137Cs、60Co、152Eu、133Ba和参考辐射场137Cs、60Co、226Ra、241Am进行了实验验证。结果证明,在近似各向同性的条件下,对标准点源的测量结果与理论值相比误差小于2%,对参考辐射场的测量结果与电离室测量结果相差小于3%。该方法适合低能到高能的较宽能谱段剂量率测量,不仅能测出某种核素对总剂量率的贡献,且能同时分辨核素种类,无需实验刻度。     

一种γ谱弱峰优化检测方案研究

介绍一种γ射线能谱高斯函数卷积寻峰方法,分析得出并有效解决应用该方法准确获取弱峰峰位信息的条件。设计了1套包含1倍标准差检测滤波方法、SNIP本底扣除法和峰宽与探测限联合判别法的γ能谱弱峰优化检测方案。在Matlab 7.1平台上编写上述方案及其他2种寻峰算法的程序。与2款商品化γ能谱分析软件一起,分别对1976年IAEA测试谱进行分析,结果表明,该方案检测结果优于其他方法和软件,能很好区分康普顿平台与峰;在不出现假峰的情况下,检测出所有22个峰;检测峰位与标准峰位偏移最大2.90道。     

基于BP神经网络的核素快速识别算法

研究了基于NaI便携式γ谱仪的核素识别算法,包括能谱光滑去噪、峰位识别、峰边界确定、基于特征峰的核素定性识别。将BP神经网络引入核素识别当中,分别采用全谱识别法和特征向量识别法对核素进行识别。全谱识别法以γ能谱每道计数作为神经网络的输入值,能充分利用能谱数据,提高结果的准确性。特征向量识别法是对能谱进行小波包分解得到频域的若干个特征值,作为神经网络的样本,大大降低了输入维数,提高了训练速度。     

基于判断限的高灵敏度γ峰筛选方法

天然放射性核素是全面禁止核试验条约(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty,CTBT)放射性核素台站气溶胶样品的主要放射性成分,CTBT相关放射性核素的弱γ峰处于这些天然放射性核素形成的复杂高本底基线上。针对高环境本底基线上弱γ峰检测难题,提出了一种基于判断限的γ峰筛选方法,结合二阶导数寻峰法,显著提高了HPGeγ能谱中弱γ峰的准确检出率。使用IMS核素台站获取的HPGeγ能谱对该峰筛选方法进行测试,结果显示:峰识别率为97.4%,峰误识别率仅为10.4%。     

Levenberg-Marquardt算法在应力测量中子衍射峰位中的应用

为满足中国先进研究堆（CARR）中子残余应力谱仪准确、快速数据处理的需求,将Levenberg-Marquardt（LM）算法应用于应力测量中子衍射峰位。本文详细描述了用于峰形拟合的目标函数,基于LM算法的衍射峰位计算流程以及相应Labview程序的实现,并利用该程序拟合一系列衍射峰。结果表明,该程序能准确、快速地计算衍射峰位,可用于高精度大批量的中子残余应力谱仪数据处理。     

γ能谱符合相加效应修正方法及影响因素

在辐射环境质量监测中,多能核素的级联符合相加效应是影响γ能谱活度测量准确性的重要因素之一,为了提高待测样品分析的准确性,对结果进行符合相加修正是十分必要的。以¹⁵²Eu核素为例,根据峰总比不变性特点,获得探测器峰总比拟合公式,联合符合相加修正公式,全能峰效率公式,计算了¹⁵²Eu核素的符合相加修正因子,进一步采用Genie 2000符合相加蒙特卡罗程序对液体体源的¹⁵²Eu核素进行了符合相加修正。点源的修正结果与真值的相对偏差小于6%,体源修正结果与真值的相对偏差在±4%以内。通过点源符合相加修正因子与源到探测器距离的线性关系,可以得到符合相加效应可忽略的最小测量距离;体源样品的符合相加修正结果表明：同一介质的样品,高度越高,符合相加修正因子越小;自吸收效应会在低能端对样品的有效立体角产生较大影响,从而影响样品的符合相加修正因子。峰总比不变性与衰变纲图相结合的数值修正方法,不需要对不同位置处的点源总效率进行测量,与蒙特卡罗程序法相比,该方法无需对探测器进行工厂表征,不用对体源介质、密度和形状等参数进行描述;舍弃级联符合较...     

γ能谱法分析放射性核素时对γ射线全能峰干扰的修正

针对在中核集团公司核电厂和“两厂两院”环境监测实验室比对中γ能谱分析存在的γ射线全能峰干扰问题,开展土壤中铀、钍、镭、钾、铯等γ核素测量实验。天然土壤标准源对谱仪进行效率刻度时,分析γ射线特征峰是否受到其它射线干扰,对受到干扰的γ射线通过修正代入效率计算的核素活度值以实现效率的拟合。由谱仪分析软件分析样品核素活度时,当利用不同特征γ射线计算的核素活度相差较大时,应进行活度修正。分析用于核素活度计算的γ特征峰(如²³⁵U 185.7 keV,²³⁸U 92.6 keV)受到的干扰峰,计算干扰峰对测量能谱峰(重峰)活度贡献,扣除干扰峰活度,即为γ特征峰贡献,由此给出样品核素活度值。这种方法在中核集团土壤样品比对中报出的²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs数据全部合格。     

实验室高纯锗γ谱仪的“稳谱法”研究

“峰漂”是影响γ谱仪测量准确度的重要因素.文中详细介绍了“天然放射性核素特征峰稳谱法”,采用天然放射性核素K-40的特征峰识别“峰漂”,并使用该峰对谱仪进行矫正.该方法具有操作简单、识峰快捷、实时准确矫正等优点,适合于实验室工艺系统样品γ核素测量.     

NaI(Tl)伽玛能谱全谱数据高斯分解欠件的实现与应用

为了从环境伽玛能谱重叠峰数据中提取各能量特征峰的信息,使用最小二乘高斯拟合算法,开发了全谱数据高斯分解软件.软件界面友好,通过人机交互方式快捷地实现伽玛能谱全谱数据重叠峰分解.并应用于现场实测伽玛能谱数据的处理,结果表明高斯分解软件能够有效地提取重叠峰中137Cs信息,对评价环境中人工核素污染具有重要意义.     

γ谱仪中CdZnTe探测器的峰形拟合

峰形拟合在核能谱解析中具有重要而广泛的应用.针对新型CdZnTe探测器全能峰具有显著低能尾巴的峰形特点.在讨论CdZnTe探测器不同拟合算法基础上,采用高斯函数和指数函数的GAMANAL模型模拟了CdZnTe探测器的γ全能峰,并通过对59～661keV能量范围内各种核素峰形采集与拟合的实验研究,得到了CdZnTe探测器的峰形参数随能量变化的曲线,同时对其他不同的算法模型峰形参数的差异进行了比较,检验了峰形参数的在谱分析中的应用效果.     

福岛核事故应急监测气溶胶样品γ核素分析结果的修正

本文通过对福岛核事故期间应急监测工作的总结,发现了应急监测期间气溶胶样品γ核素分析结果需修正。样品中短半衰期核素,特别是采样时间和测量时间较长的样品需进行衰变修正,给出了采样、放置、测量时间衰变修正因子。在分析气溶胶样品中放射性核素活度浓度时,需考虑滤膜收集效率修正,文中采用双滤膜法给出了两种常用滤膜的收集效率。针对气溶胶中¹³⁷Cs的分析,介绍了有干扰峰的γ能谱解谱方法,并提出了分析气溶胶样品时降低干扰的措施。本文对气溶胶样品γ核素分析结果的修正方法,可为全国性核事故应急监测提供参考。     

基于能谱重建技术的全身计数器γ能谱分析

为提高全身计数器γ能谱分析精度，开展了基于能谱重建技术的γ能谱分析方法研究。首先建立方法的原理框架；然后进行应用实验，使用一台立式NaI型全身计数器测量含放射性的BOMAB人体模型，并通过建模和蒙特卡罗模拟计算测量矩阵；最后使用boosted-Gold算法求解出射能谱，并将结果与Genie 2000软件进行比较。结果显示，boosted-Gold算法在参数p取1～10时能准确重建出理论的核素出射能谱，实现对所有核素的准确识别，且每种核素的活度计算误差均小于10%，这一结果显著优于Genie 2000软件。     

放射性核素γ谱分析方法探讨

在实验室仅存在混合刻度源条件下,探讨不同解谱方法对放射性核素活度估算的适用性。本文利用HPGe γ谱仪测量样品,并分别采用效率曲线法和相对比较法来分析样品中~(241)Am、~(60)Co、~(137)Cs、~(40)K核素活度。结果表明,若干扰核素对样品中待分析核素产生的影响可忽略,但对混合刻度源中相应的待分析核素影响较大时,经综合考虑,相对比较法所得结果优于效率曲线法;若干扰核素对样品中待分析核素产生的影响不可忽略,但对混合刻度源中相应的待分析核素影响不大时,与相对比较法相比,效率曲线法占优势。     

包气带黄土介质中核素迁移的双峰机理研究

从理论上对引起核素在包气带迁移实验中的双峰现象机制进行了分析和计算，计算结果说明离子交换作用不会导致双峰现象；分别以稳定核素Sr、Nd、Ce为示踪剂，再次进行了野外现象包气带实验，最终结果表明源项介质同黄土介质的分配系数Kd的差异可能是导致出现双峰现象的真正原因。     

用于测量高能γ射线的三晶电子对谱仪的研制

为解决高能γ射线的准确测量问题,本文基于自主研发的闪烁晶体探测器研制了一套三晶电子对谱仪,测量了⁵⁶Co放射源1.5 MeV以上γ射线的双逃逸峰能谱。与使用单个LaBr3探测器所测能谱相比,三晶电子对谱仪有效降低了峰与连续本底的比值。本文研究结果为准确测量加速器共振核反应(p,γ)及激光康普顿散射(LCS)产生的高能γ射线奠定了技术基础。     

Removal of the continuum of X-ray spectra using morphologicaloperators

In energy dispersive X-ray fluorescence analysis, the estimation and removal of the continuum on which the X-ray spectrum is superimposed is a primary requirement. The algorithms commonly used are either complex, or in the case of, e.g., neural network algorithms, computation-intensive. They usually require strong constraints and/or hypotheses on the data or the shape of the continuum. Moreover, if the continuum amplitude is comparable to or bigger than the peak amplitudes, some of these algorithms can lose peaks. A new approach to continuum removal based on mathematical morphology is proposed here. The new algorithm permits fast continuum elimination without peak deterioration. Other than a rough estimate on the widths of the peaks, the new method does not require additional information about the spectrum. The method can also be applied without modification to background elimination from gamma ray spectra. This new method is described and results obtained from real and simulated spectra are discussed and evaluated     

基于Monte-Carlo模拟和峰形拟合的CdZnTe探测器G(E)函数简便计算方法研究

提出了一种简便的CdZnTe探测器能谱-剂量转换函数(G(E)函数)的计算方法。峰形拟合函数被用于表征CdZnTe探测器对γ射线的低能拖尾,峰形拟合函数的参数通过实验测量获取,并通过拟合得到其随能量变化的关系。Monte-Carlo模拟计算得到的探测器理想沉积谱,经峰形拟合函数卷积得到了修正的模拟能谱,修正的模拟能谱与实际测量能谱吻合较好。基于修正的模拟能谱计算得到了CdZnTe探测器的G(E)函数。标准辐射场中的实验结果表明,用G(E)函数加权积分计算的周围剂量当量率与约定真值基本一致。     

低本底伽马能谱仪闪烁探测器的智能化温控系统设计

为了消除环境温度对闪烁体相对光输出影响带来的谱线漂移问题,设计了一种新型智能化温控系统。设计专用循环水路,采用改进的PID控制算法实时调整制冷加热模块输出电流,完成温度采集、控制操作,实现对闪烁体探测器的恒温控制。系统可通过CAN总线或USB接口与主机控制器进行数据交互,兼容现有能谱仪。经试验可知,温控系统温度稳态误差小于0.5℃,核素特征峰基本无漂移,满足稳谱使用要求,具有较高的应用价值。     

放射源152Eu的能谱识别及和峰特性分析

使用低本底高纯锗（HPGe）探测器测量放射源¹⁵²Eu的γ能谱,识别能谱中出现的所有峰,分辨出干扰峰,并对和峰的特性进行分析,结合计数率随距离变化曲线以及通过分辨率比较和峰与特征峰的差异,为和峰的辨别提供判据。在和峰效应引起的全能峰计数率减少的情况下,修正各全能峰计数率,计算放射源中¹⁵²Eu杂质含量,结果显示,与修正前差异较明显,表明在能谱分析尤其是考查全能峰强度数据时,需要进行符合相加修正。