BIXS技术测量氚化钛膜氚活度实验方法研究

完成了BIXS能谱测量系统的组建及调试,对BIXS技术测量氚化钛膜氚活度的实验方法进行了研究。实验获得了空气和Ar气介质中的X射线能谱,与空气介质相比,除有两个相同峰位能量为4.5 keV和5.0 keV的谱峰和峰强度(或峰面积)分别减弱至约为0.4%、1%外,还增加了3.0 keV、9.0keV的两个谱峰;同时获得了不同氚活度氚化钛膜的X射线能谱,结果表明氚活度决定着X射线能谱的峰面积,具有良好的线性关系。     

加速器氚靶膜厚误差对BIXS方法反演的影响

BIXS(β-ray induced X-ray spectrometry)方法是一种氚β衰变诱发X射线谱的氚无损分析技术,在反演过程中会受到诸多因素的影响,氚靶膜厚误差的影响不可忽略。本文基于蒙特卡罗方法程序PENELOPE模拟和实验验证研究,表明加速器氚靶膜厚误差会对BIXS方法反演有一定的影响,其中对递增分布的影响最大,对递减分布的影响最小;氚在靶膜中的深度分布的斜率越大,膜厚误差对BIXS方法反演的影响也越大。     

基于BIXS方法的气体中高浓度氚在线测量技术

工艺气体中高浓度氚的在线测量要求探测器具有体积小、密封性好、稳定性高等特点。针对该需求,本工作基于氚β射线诱发X射线谱测量方法(BIXS)建立了高浓度氚在线测量实验系统,采用PENELOPE程序建立了理论计算模型,对系统中5个关键参数进行了设计优化,搭建了1.77 mL小体积BIXS实验系统,使用含氚的氢氩混合气体对实验系统进行了响应能谱测量,并对获得的BIXS能谱谱形进行了初步分析。实验结果表明,对于含氚的氢氩混合气体,BIXS系统重复测量结果显示全谱计数率偏差<0.8%,Ar的Kα峰计数率偏差<1.3%,Au的Mα峰偏差<3.8%,整体稳定性较好;不同压强下BIXS实验系统测量结果显示,BIXS能谱总计数率、Ar的Kα峰强度以及轫致辐射谱强度随压强增加呈线性上升趋势,但Au的Mα峰强度在该气氛下几乎不随氚的分压改变。     

核设施氚气态释放后植物中有机氚的研究进展

从核设施释放到大气中的氚主要以氚化水（HTO）和氚化氢（HT）两种形式存在,最终以HTO的形式进入植物体。植物体中的氚有两种化学形态：自由水氚（TFWT）和有机氚（OBT）,其中OBT又被细分为交换性OBT和非交换性OBT。与TFWT相比,OBT在植物体内有较长的滞留时间和较大的剂量转换因子,在氚的食入剂量中OBT占主要份额,因此有必要对植物中的OBT展开全面研究。本文就植物中OBT的定义、交换性OBT和非交换性OBT的确定、OBT的形成过程及其影响因子、OBT预测模型的研究进行综述,同时对今后植物中OBT应重点研究的内容进行了简单分析,以期为植物中OBT的研究提供一定的参考。为准确评价OBT造成的辐射剂量,今后对OBT的研究中应着重从测量、夜间形成机理和环境中的行为等方面进行。     

基于辐射探测器阵列的单个γ源定位方法

采用探测器阵列并通过数据的自动处理实现辐射源的定位,是信息时代物联网工程对辐射信息监控的基本要求。为此,本文初步讨论了数学分析法、数学统计法和邻近探测器数据比较法三种定位方法,并采用MCNP5软件对通道内单个γ源的一维定位监控进行了数值仿真分析。结果表明,数学分析法和数学统计法的定位能力均优于工程上常用的邻近探测器数据比较法,前者需要的探测器数量少,但在多个探测器存在时误差随探测器组合而产生较大的变化。数学统计法需要多个探测器形成阵列,但定位精度很高,可用于大剂量或重要放射性部件的精确位置监控。     

用MC方法计算分析核材料移动对辐射探测器阵列探测下限的影响

核辐射探测器阵列的探测下限是评价其探测能力的一种统计量的值,指在一定置信水平下,一种探测方法能够检出的最小被测量.从定性的角度看,核材料移动比静止时更难以探测(即静止比移动时的探测下限低).本文通过建立蒙特卡罗(MC)模型并应用通用软件MCNP程序计算分析核材料的移动对核辐射探测器阵列对核材料质量的探测下限的影响.计算结果与理论分析符合.     

航空HPGe阵列探测器的测量能力评估

近年来,航测HPGe阵列探测器的技术得到快速发展,美国西北太平洋国家实验室研制了技术成熟的航测HPGe阵列探测器——MARS系统。采用MC模拟计算的方法估算了同时使用两套MARS系统的航测系统,在不同飞行高度条件下,对地表均匀分布137Cs的探测效率。另外,通过木板模拟空气衰减实验,估算了不同飞行高度条件下,天然核素在其测量能谱中137Cs能区产生的本底计数率。以上述两方面数据为基础,估算了该航测系统对地表均匀分布137Cs的探测限,并与常用的NaI(Tl)阵列探测器对该核素的探测限进行了对比。最后评估了HPGe和NaI(Tl)阵列探测器的优劣及适用条件。     

辐射成像关键技术探测器屏蔽箱的设计

辐射探测成像技术在无损探测领域占有重要地位,由于射线穿透不同材质、不同厚度物体时的吸收剂量不同,通过探测穿透射线的强度则可获得被探测物的特征图像。本研究利用256路探测晶体接收钴-60点源穿透被检测物的射线,经放大处理和图像合成后,形成二维图像。 钴-60点源发出的射线先经过源部前级准直,准直后成一窄束射线照射到运动的被检测物体后衰减,再经探测器前部的屏蔽箱体和屏蔽块进行准直后照射到射线接收晶体模块上,模块接收到规则信号,杂散信号受到屏蔽。 根据整体要求,提供256路探测晶体安放空间。所采用的探测晶体宽度尺寸为8 mm×8…     

基于微通道板的电子探测器的性能研究

设计了一个基于微通道板的电子探测器，从实验上详细研究了在一种新的高压分配方式下各个分压对探测效率的影响，其中包括两片微通道板之间所加电压对探测效率的影响。     

Si(Li)探测器低能区的效率刻度

通过测量19keV电子束轰击厚碳靶产生的韧致辐射能谱，在低能区（>1keV）对Si(Li)探测器进行了探测效率刻度。厚碳靶的理论韧致辐射能谱由Monte-Carlo程序PENELOPE计算，并用²⁴¹Am标准放射源确定出效率刻度曲线的绝对值。采用本工作的刻度方法确定的效率刻度曲线误差主要来源于用标准放射源绝对化的误差，约为5%。将所得初步实验结果与理论计算值进行了比较，并采用最小二乘法对探测器各厚度参数进行了拟合，除Au接触层厚度外，拟合的各厚度值与探测器生产商提供的数据较为吻合。     

用MC软件模拟计算LaBr3(Ce)探测器对MB容器中气态β+粒子湮灭γ光子的探测效率

用蒙特卡罗软件MCNPX版本模拟计算了同一尺寸的溴化镧探测器对不同体积的MB容器中β+粒子的探测效率和计数率,以及不同尺寸的探测器对同一MB容器、同一探测器在同一体积的MB容器中处于不同深度时对β+粒子的探测效率和计数率,根据计算结果,确定了MB容器的最佳体积和探测器在MB容器中的最佳位置,并和NaI(Tl)探测器模拟...     

基于高能γ源的CdZnTe成像探测器极化效应研究

应用第一类边界条件泊松方程,推导了碲锌镉(CdZnTe)探测器晶体内部电势分布,研究了CdZnTe探测器在¹³⁷Cs高能γ源成像探测过程中的极化效应。数值计算与实验结果表明：在低辐射注量率条件下,即CdZnTe晶体内部载流子电荷密度较低时,内部电势分布主要受外加偏压影响,晶体内部电势与偏压为线性关系,电场呈均匀分布。在高辐射注量率条件下,即晶体内部载流子电荷密度较高时,内部电势分布出现极化区域,电场分布发生扭曲,电子载流子向辐照区域外侧迁移,形成辐照中心无信号而辐照边缘区域仍有响应信号的极化探测图像。极化效应造成CdZnTe探测器探测性能严重退化,辐照边缘区域像素事件计数下降约70%。     

氚监测中蜂蜜样品的处理方法

本文介绍了一种氚监测中蜂蜜样品的处理方法。样品处理装置由供蜜、供氧系统、石英催化燃烧室和冷却系统组成,蜂蜜经蒸馏、裂解和炭化过程,生成水蒸汽。该装置对氚水和有机氚的回收率分别为99.0±4.5%和96.0±2.0%。     

中国先进研究堆实验室HPGe探测器无源效率刻度方法研究

针对中国先进研究堆（CARR）实验室目前现有的HPGe探测器,使用无源效率刻度方法对其探测效率进行了理论计算,比较了不同能量和样品体积下蒙特卡罗方法和数值积分方法计算的探测效率。测量了探测片（点源）和堆水池池水（体源）,实验测量结果和计算结果符合良好,验证了无源效率刻度方法的可行性及所建模型的合理性,与采用标准源刻度的实验方法相比,该方法突破了各种限制,减少了标准源的制备工作,节省了大量的实验成本和时间,拓宽了HPGe探测器的使用范围。     

碳化硅探测器的最大线性电流研究

本文研究了电流型碳化硅探测器的最大线性电流特性,给出了最大线性电流计算方法,分析了辐射类型、灵敏区面积、灵敏区厚度和耗尽区电场强度对最大线性电流的影响,利用强脉冲X射线加速器和紫外激光源实验研究了碳化硅探测器的最大线性电流特性。研究结果表明,灵敏区面积4 cm2的碳化硅探测器可获得4 A以上的线性电流,不同规格碳化硅探测器最大线性电流的理论和实验结果最大相对偏差约23%。     

ICI探测器的时间响应特性研究

基于集电型探测器的等效电路模型得到了ICI探测器的输入-输出等效电路,应用实际测量的分布电容和电感计算得到ICI探测器的时间响应.采用快脉冲X射线源实验获得ICI探测器时间响应为(0.677±0.144)ns.实验结果与理论计算结果的一致验证了理论模型的正确性.研究结果表明,ICI探测器具有亚纳秒时间特性,可以用于快脉冲γ射线强度的测量.     

氚基同位素电池设计优化及其电学性能的提升

采用蒙特卡罗方法开展了氚基同位素电池在辐致伏特效应和辐致光伏效应两种不同能量转换模式下的性能研究。探讨了换能材料的几何物理参数对电池电学输出性能的影响,设计制备了单层和叠层两类氚基同位素电池,测试分析了增大氚源强度、采用叠层构型两种方式对电池电学输出的提升效果。模拟结果表明：Si、SiC、GaAs光伏组件均可用于辐致伏特效应氚基同位素电池换能,且存在各自最佳厚度参数,使得电池电学输出性能达到最优,分别为3.8μm、2.2μm、1.7μm;对于辐致光伏效应氚基同位素电池,可通过调整ZnS∶Cu荧光层的厚度,使出射的荧光辐照度达到最大,进而优化电池电学输出性能。结果提示,增大氚源强度、采用叠层构型均可实现氚基同位素电池最大输出功率等电学参数的有效提升,其中并联叠层的最大输出功率可达到106.138 nW,相比于单层构型增幅超过64%。     

快中子探测器的效率刻度

本文叙述了用n-p散射方法刻度快中子探测器效率的基本原理、实验方法和测量结果。400 keV氘束轰击T-Ti靶,由T(d,n)~He反应得到15.2 MeV的中子,散射体是一个圆柱塑料闪烁体(φ2.2×3cm),飞行距离2m,时间分辨率约1.5ns,效率测量的能区范围为1—14MeV,对多次散射和几何条件作了修正,总的误差约2%。