LaBr_3:Ce(5%)闪烁探测器的MC研究

近年来一种采用LaBr3:Ce晶体的闪烁探测器被研发出来,这种新型探测器比NaI(Tl)探测器具有更高的能量分辨率,在662 keV大约为3%。利用蒙特卡罗通用程序MCNP4C分别模拟计算了LaBr3:Ce晶体和NaI(Tl)晶体的γ能谱,模拟能谱与相应的实验测量能谱符合很好。研究还发现晶体尺寸大小对能量分辨率没有影响,能量分辨率不随晶体体积的增加而提高。同样晶体尺寸下通过模拟探测不同入射能量γ射线的峰总比R(E)计算值与NaI(Tl)晶体的模拟值和实验值比较发现,LaBr3:Ce晶体对中高能量γ射线的探测效率较高,而在较低能量时探测效率低于NaI(Tl)晶体。     

航空数γ能谱测量系统的研制

航空数字化γ能谱测量系统以NaI(T1)晶体(10 inm×10 minx40 mm)和光电倍增管构成的闪烁计数器为丫射线探测器,采用4条下测晶体和1条上测晶体组合成航空γ能谱测量系统的探头,设计了温度传感器、电流反馈型前置放大器和低纹波高压供电电路,实现了γ光子与核信号的转换;采用Y/U双通道数控增益放大器、双回路自...     

MCNP能峰展宽的NaI探测效率研究

本文利用光子和电子耦合输运MC程序的电子脉冲计数类型的能峰展宽模拟计算了NaI(T1)探测器的γ能谱,与实验测量的能谱符合较好.然后利用MCNP计算了NaI(T1)对不同能量γ射线的探测效率(峰总比),结果与实验值一致,验证了这种计算方法用于模拟NaI(T1)对γ能谱的探测效率是可行的.     

蒙特卡罗模拟NaI探测天然γ能谱的软件设计方法及应用

由单个光子在地表介质和NaI探头中的反应轨迹与作用机理以及天然放射性γ能谱的分布规律,建立基于蒙特卡罗方法的随机抽样模拟模型,编制γ能谱探测模拟软件模拟在地空界面上及NaI(Tl)探测器中天然放射性γ射线响应谱线。结果显示,模拟谱线能较好拟合测量谱线。     

NaI(T1)晶体对γ射线响应函数的蒙特卡罗模拟

以137Cs放出能量为0.662MeV的γ光子在NaI(T1)晶体中的响应函数为研究对象,探讨响应函数的计算方法.对能量沉积谱分段,计算出落在每一能量段内的概率,依此将实验测得的参数代人程序中对谱线进行拓展形成符合高斯分布的全能峰.用蒙特卡罗方法建立物理模型,利用设计的模拟软件模拟出整个光子的运动过程,同时显示出晶体探测到的γ光子响应函数.     

蒙特卡罗方法模拟放射源位置对井型NaI(Tl)晶体探测效率的影响

利用Geant4数值计算程序,对放射源137Cs和60Co发射的单能γ射线(0.662 MeV和1.331MeV)经过井型NaI(Tl)晶体探测器后的能谱进行了蒙特卡罗模拟,并通过改变放射源在井型NaI(Tl)晶体中的位置对探测效率的影响做了进一步的研究。计算结果表明:对比常用的圆柱形NaI(Tl)闪烁探测器,由于井型NaI(Tl)晶体对放射源所张立体角很大,所以其对γ射线的源峰探测效率更高,并随着放射源在井内高度的增加而逐渐减小;在固定了放射源在晶体井下深度的情况下,放射源位置在水平面内的变化对源峰探测效率的影响并不大。     

中子感生瞬发γ射线能谱的蒙卡模拟

中子感生瞬发γ射线分析(PGNAA)中使用蒙卡技术模拟物料与中子反应后产生的瞬发光子在NaI(T1)探测器中的响应一直是一个难点。介绍了用于PGNAA的专用蒙卡程序NPTrans．NPTrans能够进行中子、光子级联输运并能够给出光子在NaI(T1)探测器中的响应。给出了蒙卡模拟能谱与实验数据的比较。NPTrans的开发经验为其他研究开发专用的蒙卡程序提供了一定的借鉴。     

闪烁体耦合SiPM测量γ能谱的模拟研究

硅光电倍增管(Silicon photomultiplier,SiPM)是一种新型的光电探测器件,由工作在盖革模式下的雪崩二极管阵列组成。利用GEANT4蒙特卡罗软件包对LaBr_3:10%Ce~(3+)、Na I(TI)闪烁晶体耦合SiPM测量γ射线能谱进行了细致的模拟,通过单色光LED光源照射SiPM,得到SiPM自身暗电流噪声经电子学放大后,与集成的盖革雪崩二极管之间的间隙引起吸收光子涨落对能谱的展宽。对模拟得到的662 keVγ射线能量分辨率进行修正,最后与实验结果对比能够很好地符合,还得到了一组对应闪烁晶体本征能量分辨率的程序参数Pr,s。结果验证了模拟程序设置的闪烁晶体与封装材料光学参数的合理性与可靠性,为闪烁体探测器设计提供了一套开发工具。     

NaI（Tl）晶体对γ射线响应函数的蒙特卡罗模拟

以137Cs放出能量为0．662MeV的7光子在NaI（T1）晶体中的响应函数为研究对象,探讨响应函数的计算方法。对能量沉积谱分段,计算出落在每一能量段内的概率,依此将实验测得的参数代入程序中对谱线进行拓展形成符合高斯分布的全能峰。用蒙特卡罗方法建立物理模型,利用设计的模拟软件模拟出整个光子的运动过程,同时显示出晶体探测到的γ光子响应函数。     

加长晶体的闪烁计数器

在普查、探勘和采矿时广泛地采用NaI(Tl)和C_SI(Tl)晶体的闪烁计数器。现在有减少钻孔直径和炮眼直径的趋势,要求相应地减少γ能谱测井仪探头的直径,因而也就需要减少闪烁体的直径。为了保持γ能谱测定放射性元素必须的精度,用增加晶体长度的办法弥补晶体直径的减少。     

基于14 MeV μs脉冲中子发生器与NaI(Tl)和BGO闪烁探测器的爆炸物检测系统的研制

介绍了利用14MeV μs脉冲中子发生器、NaI(Tl)和BGO闪烁探测器建立的爆炸物检测实验系统。研究了中子感生瞬发γ能谱的时间特性，分别测量了快中子的非弹性散射γ能谱和热中子辐射俘获γ能谱。使用了NaI(T1)和BGO两种探测器测量γ能谱；NaI(Tl)探测器在测量“N的热中子辐射俘获γ10、835MeV时表现出了很好的性能，而BGO探测器则在测量^12C和^16O的快中子非弹性散射γ时得到了较好的结果。利用这两种探测器测量了22种样品，其中包括RDX、TNT、NQ3种炸药。根据NaI(Tl)和BGO测量到的中子感生瞬发γ能谱，在分析了^1H、^12C、^14N、^16O的元素含量之后，有效地实现了对炸药与普通物品的分辨。     

NaI(TI)探测器晶体体积对主要性能影响研究

使用~(137)Cs、~(60)Co和~(22)Na三种点射线源,分别探讨了由不同体积闪烁晶体组成的探测器对不同能量γ射线的峰效率、能谱响应及有效中心的影响。实验结果表明:随着闪烁晶体体积的不同,不同能量γ能谱光电峰的峰位及其能量分辨率都发生了变化。还发现探测器有效中心点的位置依赖于闪烁晶体的体积,其峰效率的倒数与探测器有效距离平方成反比。此实验结果可为改善不同体积NaI(Tl)闪烁探测器的能谱响应和高精度测量提供参考。     

海洋γ谱连续监测方法模拟

通过蒙特卡罗程序MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)建立了海洋γ谱连续监测的测量模型,模拟计算不同能量γ射线在海水中的衰减情况和有效探测距离。根据我国近岸海域海水中天然放射性核素活性浓度,模拟得到不同晶体尺寸NaI探测器连续监测的本底谱,分析能量分辨率对全能峰本底计数率的影响并探讨了影响NaI探测器能量分辨率的因素。最后针对我国核电厂周围海域中重点关注的人工放射性核素,并假设不同尺寸NaI晶体在能量662 keV处分辨率保持7.0%不变的条件下,分别计算了不同尺寸NaI晶体探测器在海洋γ谱连续监测中的探测效率、本底计数率和最小可探测活性浓度等技术参数。模拟结果为海洋或其它水体中γ谱连续监测方法的应用提供技术参考。     

基于14 MeV μs脉冲中子发生器与NaI(Tl)和BGO闪烁探测器的爆炸物检测系统的研制

介绍了利用14 MeV μs脉冲中子发生器、NaI(Tl)和BGO闪烁探测器建立的爆炸物检测实验系统.研究了中子感生瞬发γ能谱的时间特性,分别测量了快中子的非弹性散射γ能谱和热中子辐射俘获γ能谱.使用了NaI(Tl)和BGO两种探测器测量γ能谱;NaI(Tl)探测器在测量14N的热中子辐射俘获γ 10.835 MeV时表现出了很好的性能,而BGO探测器则在测量12C和16O的快中子非弹性散射γ时得到了较好的结果.利用这两种探测器测量了22种样品,其中包括RDX、TNT、NQ 3种炸药.根据NaI(Tl)和BGO测量到的中子感生瞬发γ能谱,在分析了1H、12C、14N、16O的元素含量之后,有效地实现了对炸药与普通物品的分辨.     

蒙特卡罗模拟光子输运中截面数据的拟合

在蒙特卡罗模拟光子运输的过程中,截面一直是一个比较棘手的问题,本文用曲线拟合的最小二乘法来拟合137CS源发出的射线与NaI晶体发生相互作用时其光电截面、康普顿散射截面、总吸收系数,并模拟了137CS源在NaI探测器中的沉积谱.     

塑料闪烁光纤在γ光子下的康普顿能谱能量分辨率模拟分析

利用Geant4软件模拟了塑料闪烁光纤在中能γ光子(0.8–6 MeV)入射情况下的康普顿能谱,讨论了能量分辨率与半径的变化关系,分析了γ光子在闪烁光纤间串扰对能量分辨率的影响。结果表明,选择合适的光纤半径,能得到较好的康普顿能谱效应,半径为15–35 mm时,最佳的能量分辨率可达8.7%。     

基于Matlab平台上γ能谱光滑处理

利用NaI(T1)闪烁探测器得到的Υ能谱数据,可能因统计涨落而产生误差.为了降低这一误差提出了Υ能谱的平滑方法;根据平滑原理,在Matlab上编程实现谱数据的处理,并对结果进行数学评价;结果表明平滑后的能谱比未平滑的能谱误差要小.     

野外γ谱仪刻度的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗方法对NaI(Tl)野外γ谱仪刻度进行模拟,计算谱仪的响应系数.通过与实验的比较,研究利用蒙特卡罗方法对NaI(Tl)野外γ谱仪进行刻度的可行性.结果表明,当模拟探测器对137Cs的能量分辨率从8%～14%变化时,模拟结果与实验结果的差别在12%以内.     

蒙特卡罗方法计算低能γ射线在NaI晶体中能量沉积谱

本文考虑了低能γ射线的光电效应、康普顿散射、对生成,电子和正电子在库仑场慢化中的轫致辐射,以及正电子静止湮没。用蒙特卡罗方法模拟γ射线、电子及其级联过程,得到了低能γ射线在NaI晶体中的能量沉积谱、响应函数和绝对探测效率。计算结果与实验值符合较好。     

γ射线在数字岩心中沉积谱的蒙特卡罗模拟

为分析含孔隙结构地层的γ射线响应特性,编写了一种Monte Carlo方法模拟γ射线散射的程序,使用该程序除了能建立一般的几何模型外,还能在数字岩心的基础上进行模拟。利用该程序对γ光子在NaI晶体中的脉冲沉积谱做了模拟,并与MCNP4C相应的计算结果进行了对比,对比显示,该程序能提供正确、有效的模拟手段。在正确性验证的基础上,以数字岩心构建地层,对不同孔隙度的砂岩做了密度测井的能谱模拟,得到了一些有益的结果。