海水就地γ谱测量最小探测活度影响因素研究

海水就地γ谱测量可实现海洋放射性环境的实时在线监测和预警。为了确保准确测量海水中低含量的放射性核素,利用实验和MC模拟研究了Na I(Tl)就地γ谱仪本底计数、测量时间和探测效率对最小探测活度的影响。结果表明:将γ谱仪放置在合适的测量深度可减小本底计数,从而降低最小探测活度;γ射线能量、探测器晶体类型及体积、封装材料类型及厚度也会对最小探测活度产生影响。研究结果可为海水就地γ谱仪的研发和改进提供重要参考依据。     

γ探测器水下就地测量比计数率及有效探测距离MC计算

选取¹³¹I、¹³⁷Cs、⁴⁰K、²⁰⁸Tl等核素所发射的不同能量的γ射线,通过MC模拟,获得三种闪烁探测器在就地测量时获取的水体中放射性核素的γ能谱。以此为基础获取其全能峰比计数率随测量水体半径变化的情况,最终获得比计数率饱和值及有效探测距离随射线能量的变化趋势,并得到闪烁探测器用于海洋放射性污染监测时的布放深度。通过MC模拟获得多种闪烁探测器对不同放射性核素的比计数率及有效探测距离,为海洋放射性监测提供参考。     

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。     

我国沿海核电站海洋放射性就地伽玛能谱测量研究

通过对国内主要核电站进行调研和资料总结,根据CPR1000、AP1000和EPR三种核电机组类型排放数据,选定了我国核电站海域的重点监测核素,建立了核电站海域源项模型。以最小可探测活度浓度为主要依据,为核电站海域各重点监测核素选定了用于碘化钠探测器的首选监测的γ射线。利用蒙特卡罗模拟,计算了探测器在海水中的有效探测距离,并对比了不同的探测器封装材料对γ射线的衰减能力。研究结果可用于降低海水就地γ谱仪的最低可探测活度浓度,提高人工放射性核素的识别能力。     

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。     

就地γ谱仪蒙特卡罗计算软件研制

在某种环境中,放射性核素按一定规律分布在土壤表面及土壤中。核素衰变时,各向同性地发射出特定能量的γ射线。通过对γ射线的探测,可得到土壤中该核素的放射性活度。 为了配合对土壤环境中特定核素放射性活度的就地γ测量,针对特定的谱仪研制了专用的蒙特卡罗模拟程序,用于模拟核素衰变发出的γ射线经过土壤层、空气层及其它屏蔽物进入探测器晶体,并与晶体作用,以一定几率（探测效率ε）被探测器记录下来的过程。利用该程序,可以得到γ谱仪测量计数率与土壤中核素的比活度关系以及相应的剂量率,并给出核     

LaBr3（Ce）探测器在爆炸物检测中的应用

LaBr3(Ce)探测器具有高的能量分辨率和良好的能量线性响应等特点,在γ射线的测量中展示了优良的性能。本工作基于爆炸物检测的应用背景,介绍了LaBr3(Ce)探测器的特性、现状和研究进展,采用标准γ源对其性能进行了测试,并与BaF2、NaI(Tl)、LaCl3(Ce)等几种探测器进行了比较。结果表明,LaBr3(Ce)探测器在爆炸物检测方面具有良好的应用前景。     

CeBr3探测器原位测量海洋γ放射性核素模拟研究

针对海洋环境本底复杂、人工γ放射性核素含量低导致目标核素测量精度低的问题,提出将CeBr₃闪烁体探测器应用于海洋γ放射性核素原位测量的方案。通过MC模拟,计算分析了CeBr₃探测器对海洋环境中常见人工γ放射性核素的探测效率、有效探测距离、在海水中的本底能谱(包括探测器自身放射性)、最小可探测活度浓度(MDAC)等,并与传统NaI(Tl)、LaBr₃(Ce)探测器的性能进行了对比分析。研究结果表明,所提出的海洋原位γ放射性测量方案能够弥补传统低分辨率NaI(Tl)探测器与复杂本底LaBr₃(Ce)探测器在海洋环境下对γ射线测量的不足,对提升海洋原位γ探测器在海洋放射性污染监测的智能预警能力以及对海洋环境资源的保护能力等方面具有重要意义。     

海水就地γ能谱的MC模拟

近年来,时有发生的海洋核事故引起了人们对海洋放射性监测的重视。为了充分了解海洋放射性的特征,应用海水就地γ能谱仪进行了海水本底、点源及体源实验,同时进行了相应的MC模拟。模拟谱与实测谱的对比发现两者的主要特征基本相符,γ能谱变化规律一致,体源探测效率和探测下限的模拟结果与实际值基本一致。结果表明,海水就地γ能谱的MC模拟是可行的,模拟不仅可作为实验的重要补充,并能为海水就地γ能谱测量提供可靠的相关参数。     

LaBr3(Ce)探测器对MB容器中气态β+电子湮灭γ光子探测效率的数值计算

基于蒙特卡罗,建立数学几何模型,用数值计算方法模拟计算了LaBr3探测器对不同体积的MB容器中气态β+电子湮灭产生γ光子的探测效率.数值计算结果与MCNP软件模拟结果在一定范围内一致.本文为计算LaBr3探测器对气态β+粒子的探测效率提供了一套可行的理论计算方法,同时为开发一套无源效率刻度软件做了铺垫.计算结果为实验刻...     

水下γ谱测量中水体距离与探测效率关系研究

水下γ谱仪壳体外形尺寸设计需要确定水体至探测晶体距离与探测效率的量化关系。本研究根据水下γ谱测量条件,建立溴化镧探测晶体及空心水球模型,通过数学方法,计算到达探测器晶体的特征γ射线计数率,并通过MC抽样计算方法,计算γ射线全能峰计数率。结果显示探测晶体至水体距离发生变化时,探测晶体对水中发射的特定γ射线全能峰的探测效率为恒量。该结论为水下γ谱仪壳体结构设计提供依据。     

爆炸物检测中的模拟计算

为优化基于伴随α粒子技术的爆炸物检测系统中的γ探测器和数据分析软件,利用蒙特卡罗程序EGSnrc对γ探测器的探测效率和能量响应分别进行了模拟。NaI(Tl)、BGO等几种无机闪烁体γ探测器探测效率的模拟计算结果为探测器的优化选择提供依据;对碳、氧单质元素、硝酸氨、模拟炸药样品在14MeV中子作用下的特征γ射线,在Φ5″×8″NaI(Tl)探测器的能量响应模拟计算结果进行了分析,并与实验测量能量响应进行了比较。结果表明,模拟方法可靠,应用该方法可对其他的单质材料来进行响应计算以建立响应函数数据库。     

HPGe探测器探测效率对γ能量及其探测距离的相关性研究

为了探究高纯锗谱仪探测效率与γ能量和探测距离的普适函数关系,本工作利用标准源133Ba、137Cs和60Co,刻度了探测器在高能段(E160ke V)的效率曲线;并通过调节探测器与标准源的距离,研究了效率曲线与探测距离的变化关系;最后通过拟合所有实验测量点,得到了普适函数关系式。为减小统计误差,各特征γ的全能峰计数大于2.0×105;同时利用了强源干扰法对较大死时间数据进行了修正。该结果可为开展大规模非标样品的实验测量和体样本探测效率的模拟计算提供参考。     

高纯锗探测器无源效率刻度的锗晶体尺寸自动调整方法

本发明涉及辐射测量技术领域,具体涉及一种用于高纯锗探测器无源效率刻度的锗晶体尺寸自动调整方法。该方法在一个测量位置处获得多个不同E能量的γ射线全能峰探测效率测量值,然后依据探测产品说明书中晶体的原始尺寸,进行蒙特卡罗模拟计算,获得相应的各E能量γ射线全能峰探测效率计算值;对效率计算值与测量值进行误差分析,通过蒙特卡罗计算获得当前晶体尺寸下,晶体尺寸T、R和L对E能量γ射线的效率影响公式;设定计算效率期望改变百分比,建立方程组,求解获得新晶体尺寸,如此循环得到最终结果。本发明可以自动、快速、准确地确定高纯锗晶体及其灵敏区尺寸,从而为高纯锗探测器实现快速蒙特卡罗无源效率刻度提供了有效保证。     

高纯锗谱仪探测效率的实验刻度与MC模拟

利用低本底高纯锗谱仪测量了标准源(~(133)Ba、~(137)Cs和~(60)Co)的各特征γ射线,得到了各特征能量下的探测效率,并通过拟合给出了高能端的探测效率曲线。同时,利用MC模拟工具包Geant4,模拟了各单能γ射线在高纯锗探测器组件中的输运过程,得到了不同能量下的模拟探测效率。比对结果发现:实验值与模拟值能很好地符合,可为开展相关产品的设计和制造提供参考。     

硅光伏探测器探测α粒子研究

采用蒙特卡罗方法计算了硅光伏探测器探测α粒子的能量分辨率等参数,通过实验测得了其α谱和探测效率。实验表明,硅光伏探测器对α粒子具有较高的探测效率和能量分辨率,受β、γ射线影响小,非常适合用作α粒子探测器。     

铀矿γ能谱测井多核素定量特征能量选择最优化计算——基于特定尺寸LaBr3（Ce）单晶的钻孔γ谱探测

采用新型LaBr3(Ce)探测器的铀矿γ能谱测井可实现天然产状下对铀等多核素的直接定量。为了选择探测效果最优的特征能量,选定的Φ1.5×2英寸LaBr3(Ce)单晶对备选特征能量光子的探测能否获得较高的相对计数率是一个重要指标。此外,还要考虑是否存在重峰情况及受康普顿散射谱的影响程度。基于此,建立计算相对计数率的数学模型以及与实际钻孔探测条件一致的峰探测效率数值模拟计算模型,计算备选各特征能量的峰探测效率,进而求出可表征各分支相对计数率的指标,通过比较并结合实测仪器谱,分别选出了在该探测条件下对铀组、镭组和钍系核素定量分析最合适的特征能量。     

平面型CdZnTe探测器的能谱特性模拟

CdZnTe(CZT)探测器是一种高原子序数的化合物半导体探测器，具有体积小、探测效率高、可在常温环境使用等特点，广泛应用于X、γ射线探测领域。为了更好地研究CZT探测器能谱特性的影响因素，通过Geant4软件建立探测器几何模型，模拟计算CZT晶体的本征探测效率和吸收率；根据Hecht公式计算电荷收集效率，通过收集晶体中的沉积能量和位置信息得到γ射线能谱；通过分析晶体的物理特性，探索其对探测器性能的影响。模拟计算结果表明：电荷收集不完整是影响探测器能谱性能的重要因素，当能量低于50 keV时，γ射线谱基本不受空穴尾迹的影响，而能量在50～100 keV的γ射线能谱受空穴尾迹的影响较为明显，高于100 keV的γ射线能谱受空穴尾迹的影响逐渐加重。通过增加偏压的方式可以降低空穴尾迹对能谱的影响，同时偏压的增加会使峰位产生偏移，偏移程度受最大电荷收集效率的影响。     

航空γ能谱仪无源效率刻度方法研究

因人工放射性核素的航空γ能谱仪实物刻度模型匮乏,导致难以依据航空γ能谱准确反演地面人工放射性核素的含量。本文基于窄束γ射线指数衰变规律与微积分的思想建立了任意形状的γ辐射源上空航空γ能谱仪无源效率刻度的数值计算模型。通过低空探测实验、高空变化趋势分析、5-100 m高空探测实验证明该模型适用于任意位置点源航空γ能谱仪全能峰探测效率数值计算。同时计算发现在低空探测时不同γ辐射的面源与体源的航空γ能谱仪全能峰探测效率与MCNP5模拟值的相对偏差在±1.5%以内,且含1 460.83 ke V或2 614.533 ke Vγ射线的无限大体源90-150 m探测高空计算结果与石家庄动态带上的实验值相对偏差为8.33%-15.82%。上述实验充分证实该无源效率刻度计算模型适用于航空γ能谱探测实践,为利用航空γ能谱仪寻找丢失放射源及核事故应急监测提供技术支持。     

气溶胶滤材样品γ探测效率与测量源尺寸的关系

用22.5cm×45cm的聚丙烯滤材制备了一套含6种单能γ发射体(能量60～1116keV)的直径为30～110mm的八种圆片形测量源,分析其在6种HPGe探测器上的各能量的相对探测效率。实验显示各能量在各探测器上探测效率最高时的源直径在50～60mm之间。分析实验结果还发现:探测器晶体直径增大,测量源最佳直径也趋于增大;相对于高能射线而言,低能射线趋于选择直径稍小但厚一些的圆片测量源,但此趋势对平面型HPGe探测器不如同轴型HPGe探测器显著。用MCNP4B程序模拟计算上述不同尺寸的源在GEM60195-P探测器上分析时各相应能量的探测效率,探测效率最高的源尺寸结果和实验吻合。对同一探测器计算得到:本实验能量范围内,对20cm×25cm和45cm×45cm的滤材,测量源最佳直径分别为40～50mm和50～70mm。滤材面积增大,测量源最佳直径也增大。