NASVD方法在CE1-GRS谱线分析中的应用研究

直接从谱形特征上对嫦娥一号伽玛射线谱仪(CE1-GRS)的3级谱线数据进行分析,难以确定月表元素的种类。提出采用噪声调整的奇异值分解(NASVD)方法对CE1-GRS谱线进行定性分析。分析结果表明,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和Ca等10种元素,也能够通过各观测谱线对应于第一主成分的幅度绝对值大小反映对应月表区域的总放射性活度强弱。     

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。     

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。     

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。     

月表岩石诱发γ辐射场原始谱特征模拟

玄武岩、克里普岩、橄榄岩在月球表面广泛分布,并具有一定的代表性,并且岩石密度差异较大,高能粒子(Galactic Cosmic Rays,GCR;Solar Particle Event,SPE)与岩石相互作用后激发γ射线。利用蒙特卡罗软件FLUKA开展了月表高能质子诱发γ射线的研究,获取了月表多种成岩主元素的特征γ射线能量峰、正电子湮灭峰和γ辐射平衡峰等原始谱特征信息。通过数据分析表明特征峰强度与月表岩石密度呈正相关。原始谱特征的研究不仅可以为不同系列绕月γ数据的对比研究提供参考,也可为在全月表面进行基于核辐射方法的岩石密度填图研究提供理论支撑。     

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。     

中子方法快速分析水泥生料的实验装置研究

应用中子感生瞬发γ射线分析技术(PGNAA)设计开发出一种适合水泥生料快速分析的装置—中子水泥生料多元素分析仪,它采用D—D中子发生器做中子源,用BGO探测器及多道分析器采集γ射线谱。通过不断改进实验确定了装置的各项具体参数,并在此装置上进行了水泥生料单组分元素γ射线特征峰的寻找,定出各元素的特征峰,从而可确定该元素成分和含量,实现对水泥生料的快速分析。     

蒙特卡罗模拟确定γ射线衰减系数函数及参数

在中低密度样品中,γ射线的线衰减系数主要由γ射线能量和样品密度决定,采用MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)程序模拟计算了多种γ射线能量和多种样品密度条件下的线衰减系数,对线衰减系数模拟值进行多元非线性回归,确定了以γ射线能量和样品密度为因变量的线衰减系数函数及参数。实验测定了三种能量γ射线在6种不同密度样品中的线衰减系数值,并与模拟所得函数值进行比较分析。结果表明,所得函数值与实验值的相对误差均在7%以内,蒙特卡罗程序计算所得函数值与实验测量值较为吻合,所采用的函数模型准确验证了线衰减系数与γ射线能量、样品密度之间的关系特征。     

天然γ射线低能谱测定岩性参数的应用研究

以理论研究为依据,以天然γ射线低能谱为研究对象,探讨了天然γ射线低能谱段分布特征同岩性参数(有效原子序数、密度)之间的关系。在此基础上根据实测地质剖面的低能伽玛谱线,利用回归分析,定量地确定了天然γ射线低能谱段与岩性参数关联度最高的能量区间,为利用天然γ射线低能谱段信息测定岩性参数提供了依据。     

~(137)Cs源稳谱技术对γ能谱测井结果的影响

为了达到稳定的γ能谱测量,必须向γ射线探测器提供一个稳定的参考信号。在国产的FD-121型γ能谱测井仪和其它类型的γ能谱仪中,采用了~(137)Cs源作为γ能谱的参考信号源。~(137)Cs的半衰期为30.174年,所幅射的γ射线能量为0.661MeV。采用~(137)Cs源自稳技术的主要缺点是:能量为0.661MeV的~(137)Cs的γ谱峰容易与能量为0.609MeV的~(214)Bi的γ谱峰重叠,并形成一个合成γ谱峰。合成γ谱峰的位置介于0.609和0.661MeV之间。当外部γ强度(~(214)Bi)增大时,合成γ谱峰的位置逐渐向0.609MeV靠近(图1)。     

桶装核废物的非破坏性分析(续)

有源γ射线(X射线)法可进一步分为吸收谱(吸收测量)法和有源诱发射线法。吸收谱法的分析原理是：当一定量的射线透射样品时,样品内的各元素具有正好吸收某一能量的射线的特性,从而使透射的射线强度大大减弱,这种减弱的多少与该元素的含量有关,这一现象称为     

双能γ射线CT技术用于集装箱安检的可行性研究

采用美国国家标准与技术研究所(NIST)提供的600 keV(接近137Csγ射线能量)和1 250 keV(等于60Coγ射线平均能量)入射γ射线与1~92号元素相互作用的线性衰减系数值作为研究对象,通过对两组射线与不同物质相互作用的线性衰减系数进行研究,建立双能γ射线的线性衰减系数比值关系(本文定义为MZ值),研究此比值与物质原子序数的关系。本研究发现1~92号元素的双能γ射线的线性衰减系数比值(MZ)与原子序数有很好的线性相关性。随机选用10种化合物,其双能的γ射线线性衰减系数MZ值很好地落在单质的分布曲线内。此规律为寻找双能CT技术用于集装箱安检的可行性提供了理论依据。     

天然放射性核的伽玛量子的能谱成分

1.铀-238族对该族的γ辐射能谱成分已做过详细研究,对各单色谱线的能量已有详细了解,但关于一次衰变的量子数尚有误差。平衡铀系的γ辐射谱列于表1。表中以兆电子伏为单位列出了各谱线的能量Er、以一次衰变的量子数n和每秒量子数表示的谱线强度,并列出了一次衰变的γ辐射能量n·西和10~(-4)克铀的γ辐射能量。     

X射线管原始谱和透射谱的测量及应用

本文基于COMET公司MXR225/22型X射线管,使用高纯锗探测器测量了X射线管大、小焦点几种管电压的X射线原始谱,并测量了小焦点下的初始透射谱,在此基础上测量了X射线穿过几种不同材质(铝、钛、铁和铜)吸收片的透射谱。结果表明：X射线管大、小焦点能谱近似相同,低能端X射线比重较大,原始谱中包含铜、银、钨和铅元素的特征峰;初始透射谱低能端硬化明显,并随着管电压升高,高能端所占比重增大,钨特征峰变得明显,X射线平均能量升高,能谱的X射线强度最大区域在最高能量的1/3附近;金属吸收片对X射线硬化明显,硬化效果强烈依赖于其原子序数。相关结果已在工业CT硬化校正中应用,重建图像质量得到改善。     

嫦娥一号卫星X射线谱仪能量响应矩阵的计算

介绍了嫦娥一号卫星X射线谱仪能量响应矩阵的计算方法,根据谱仪标定试验的标定数据计算了谱仪各路探测器的能量响应矩阵;根据谱仪的能量响应矩阵由直接解调方法对试验测得的放射源能谱和元素荧光能谱进行了解谱,较好的重现了放射源和各元素的特征能量.     

Ge(Li)探测器γ射线能量测量中心的几何效应

在实验中应用Ge(Li)探测器时,应确切了解测定γ射线能量的误差,这一点在各方面的应用中有重要作用。例如通过热中子(n,γ)反应研究核能级纲图时,根据Ritz原理,产生假能级的几率正比于γ射线能量的误差。因而能量误差越小,能级可靠性就越高。在瞬发和缓发中子活化分析中,要知道γ射线能量以便更好的分辨各种元素。 γ射线能量误差来源于;Ge(Li)探测系统输出的信号辐度与入射γ光子能量间的非线性,仪器的漂移,峰位拟合误差和几何效应引起的误差。几何效应是由于源的体积大     

元素级联γ射线的符合测量技术

介绍了一种符合测量技术,可极大地抑制康普顿坪和逃逸峰,从而凸显全能峰,使数据分析变得更为简单。该技术利用元素释放的级联衰变γ射线,用满足峰与峰相加的幅度信号作为符合信号,将符合信号作为门输入与原输入信号再进行符合即可得到凸显元素特征的不带康普顿坪的γ能谱。通过符合窗的选取,该技术可在复杂的辐射场中对特定元素进行选择性测量。     

低能γ射线谱测量岩性技术的初步研究

在分析野外地面γ射线谱的基础上,详细论述了低能γ射线谱及其与介质有效原子序数、岩性之间的关系。研究发现,不同地层、不同岩性的天然γ射线低能谱峰形态存在差异,主要表现在野外γ射线低能峰的峰位和低能峰前后两翼形状方面。据此,针对传统的野外γ射线能谱测量未能利用低能γ射线谱的问题,提出了一种利用低能γ射线谱段区分岩性的方法。     

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。