放射性核素核查氙归档样品HPGe γ谱仪测量源的制备

惰性气体氙的监测是全面禁止核试验条约(CTBT)放射性核素核查的重要内容。为促进氙监测技术能力的提高,条约组织国际监测系统(IMS)司安装和认证组(ICG)2007年组织了惰性气体氙归档样品在台站和实验室间的传递实验。实验室在采用高纯锗伽玛(HPGeγ)谱法测量分析归档样品中放射性氙同位素活度时,需将样品气体中的氙高效定量转移至HPGeγ测量源盒中。以活性炭低温吸附、高温解吸结合隔膜泵转移的方法进行氙样品的转移,完成了2007年度4个CTBT氙归档样品HPGeγ测量源的制备。采用气相色谱法分析确定了每个样品氙的转移效率,氙的转移效率达约80%。     

内充气正比计数管系统绝对测量^135Xe活度

1996年9月10日联合国大会通过了全面禁止核试验条约(CTBT),稀有气体氙放射性监测是条约国际监测系统中的重要内容,国内外通常采用平面HPGeγ谱仪系统或β-γ符合系统进行监测样品的测量,如何准确刻度系统的探测效率是放射性氙同位素测量的难点.本文阐述了内充气正比计数管系统绝对测量放射性氙活度的原理和方法,在仔细测试内充气正比计数管系统性能基础上,绝对测量了135Xe活度,测量结果为38.87(1±1.0%)Bq/ml.实验证明用内充气正比计数管测量惰性气体氙的绝对活度是可行的,可为放射性核素实验室探测系统提供准确的绝对刻度标准.     

133Xe活度浓度的绝对测量

惰性气体氙监测是全面禁止核试验条约（CTBT）国际监测系统（IMS）的关注重点,其中,放射性氙同位素的活度浓度主要采用HPGeγ能谱法和β-γ符合法测量,如何准确刻度系统的探测效率是放射性氙测量的难点。本工作介绍了一种采用内充气正比计数管长度补偿绝对测量放射性氙活度的原理和方法,对¹³³Xe活度浓度进行了绝对测量,其活度浓度测量结果为21.36×（1±1.5%）Bq/mL。     

γ能谱法测量氙样品的最小可探测活度规律研究

全面禁止核试验条约核查体系中,通过监测大气中放射性氙浓度来识别事件的性质是非常有效的核查手段之一.本文介绍了HPGeγ能谱法测量放射性氙的原理和过程,在分析本底数据的基础上,探讨了氙同位素最小可探测活度MDA的变化规律.     

CTBT隋性气体氙样品中放射性氙同位素活度测量方法

全面禁止核试验条约(CTBT)将131mXe、133Xe、133mXe和135Xe四种氙同位素作为放射性核素核查的重要监测对象,惰性气体氙采集、纯化和放射性活度测量是其中的重点和难点.介绍了HPGeγ能谱法和β-γ符合法测量惰性气体氙同位素活度的方法,用这两种方法测量加入133Xe的惰性气体样品的结果相差8%,并提出了...     

HPGeγ能谱法测量惰性气体氙活度

研制了炭纤维底衬气体源盒,有效减小了测量源盒对氙同位素低能γ射线的吸收,研制了气体转移制源装置,实现了样品从归档瓶向测量源盒的高效转移;采用效率过渡和理论模拟的方法标定了HPGe探测系统的峰效率.从而建立了惰性气体氙归档样品的高分辨HPGe γ能谱分析方法,使CTBT北京放射性核素实验室基本具备了分析惰性气体监测台站归档样品的能力.     

反宇宙射线γ谱仪系统测量氙同位素活度

放射性氙同位素是全面禁止核试验条约(CTBT)重要的监测内容。针对CTBT氙同位素样品活度低的特点,建立了一套反宇宙射线γ谱仪系统。相对于原始γ能谱,在20~2 400keV能量范围内,采用反宇宙射线屏蔽后,全谱积分本底降低了约6倍。使用反宇宙射线HPGeγ谱仪系统对氙同位素样品测量3d,~(131) Xe~m、~(133) Xe~m、~(133) Xe和~(135) Xe的最小可探测活度分别为3.2、4.3、2.8、6.1mBq,达到了全面禁止核试验条约对核素实验室核准认证的技术要求。     

阱型HPGe探测器的效率标定及符合相加效应校正

阱型HPGe探测器是弱放射性测量的重要设备,由于其探测效率强烈依赖样品的几何形状,一般采用标定刻度系数的方法进行放射性核素活度测量.本文采用多种单能γ放射源标定了阱型HPGe探测器的峰效率和总效率,研究了测量条件下的7射线真符合相加效应,最后用已知活度的60Co、133Ba和134Cs多γ源对标定的峰效率曲线进行了扩展和检验.     

用内充气正比计数管准确测量~(131)Xe~m活度浓度

~(131)Xe~m、~(133)Xe~m、~(133)Xe和~(135)Xe是全面禁止核试验条约(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty,CTBT)监测地下核试验最重要的核素。氙同位素活度通常采用HPGeγ能谱法和β-γ符合法等相对方法测量,准确刻度测量系统的探测效率是氙同位素活度准确测量的关键。本文介绍了用内充气正比计数管系统通过长度补偿法准确测量~(131)Xe~m活度浓度的方法,~(131)Xe~m活度浓度测量结果为(1.75±0.01)Bq·mL~(–1),为相对测量系统的探测效率刻度提供了活度标准。     

放射性氙同位素β-γ符合能谱分析方法

放射性氙同位素监测是国际禁核试核查的重要手段,其测量方法主要有HPGeγ能谱测量和β-γ符合测量两种。论文阐述了采用β-γ符合技术获取的三维β-γ符合能谱数据的分析流程及方法,对符合能谱的感兴趣区(ROI)、干扰因素扣除的原理及方法进行了详细分析,最后给出了放射性氙同位素活度浓度及最小可探测活度浓度(MDC)计算公式。通过对三维β-γ符合能谱数据分析原理的研究,可为β-γ符合测量系统分析软件的设计提供依据。     

放射性气体活度测量

研制了一套放射性气体活度测量装置及配套测量系统,研究考查了放射性气体活度测量装置及标准测量系统的性能和技术指标;实际测量了放射性气体活度并评定了其不确定度;对放射性气体活度测量系统量值传递技术进行了研究。整套装置技术指标满足有关标准、规范和规程要求,可作为工作标准对我院放射性进行常规测量、检定。     

便携式氚测量仪现场校准技术研究及装备研制

根据PVT方法研制了便携式氚测量仪现场校准装备。使用经检定的电离室装置对初始的氚气浓度进行了测量并作为校准装备的气源,根据PVT方法稀释配制了校准用的参考氚气,参考氚气浓度的不确定度为5.00%,满足EJ/T 1077-1998关于检验源的要求。使用放射性气体活度标准装置对配制的参考氚气进行了绝对测量,测量结果与理论计算结果相对误差为0.81%。并采用配制的参考氚气进行了便携式氚测量仪的校准测试,结果表明,便携式氚测量仪现场校准装备可以满足便携式氚测量仪的现场校准需求。     

4π(PPC)X-γ数字符合法测量88Y活度

本文介绍了采用4π(PPC)X-γ数字符合测量装置绝对测量⁸⁸Y放射性活度的方法。为提高对X射线的探测效率,实验采用高气压正比计数器,测量比较了甲烷和氩甲烷作为其工作气体的坪曲线,后者具有探测效率高、起始坪电压低的优势,因此采用氩甲烷为工作气体。采集原始谱数据后,选择不同的感兴趣γ窗进行离线数字符合计算,并分析了效率外推的结果和测量的不确定度。     

内充气正比计数管测量37Ar活度中壁效应的理论研究

通过分析³⁷Ar衰变产生的X射线和俄歇电子在内充气正比计数管灵敏体积中的逃逸及计数管在³⁷Ar活度测量中的壁效应,得出X射线在正比计数管中的逃逸是产生壁效应的主要原因,提出了压力指数外推方法。使用MCNP模拟X射线和俄歇电子在内充气正比计数管中的输运,模拟结果与理论分析结论一致。比较模拟得出的壁效应值与实验测量的壁效应值可知,实验给出的壁效应值是可信的。本工作的研究结果为37Ar测量方法提供了理论支持。     

内充气正比计数管系统绝对测量87Kr放射性活度浓度

本工作研制建立1套气体放射性活度绝对测量装置——内充气正比计数管系统。对该系统的坪特性、本底、死时间、端效应和壁效应等性能进行了测试。在此基础上，采用该系统对放射性气体⁸⁷Kr的放射性活度浓度进行了绝对测量，测得值为40.64（1±0.9％）Bq/mL。     

~(37)Ar活度比对测量

37Ar是地下核爆确定的、明确的指示剂,目前已经被CTBTO确定为现场视察的核查核素.中国工程物理研究院核物理与化学研究所研制了适合现场视察的37Ar探测系统--移动式37Ar快速探测系统(Movable 37Ar Rapid Detection System,MARDS),该系统采用LLC方法(Low Level Decay Counting)测量37Ar的活度.目前国际上尚无37Ar活度测量的标准装置,因此开展37Ar活度比对测量是一项很有必要的工作.本文介绍了我所(中国工程物理研究院核物理与化学研究所,INPC)与瑞士伯尔尼大学大气与环境物理研究所(KUP)开展的37Ar活度比对测量工作.比对测量的结果说明MARDS测量37Ar活度的方法和结果有很高的可信度,为MARDS系统应用于现场视察提供了技术支持.     

氚气标准源活度浓度测量不确定度分析

氚气标准源的活度浓度量值对于氚活度浓度监测与校准的溯源非常重要,对于氚气活度浓度的测量,通常采用长度补偿法,本研究基于内充气正比计数器测量氚活度浓度的方法,对测量结果不确定度的来源进行了分析,并给出了评定结果。氚活度浓度的不确定度主要来源于本底与计数的统计涨落、体积测量、死时间修正、壁效应修正、以及测量重复性与稳定性。结果表明,对于7×10³ Bq/L的氚气标准源,其活度浓度测量结果的合成标准不确定度u_c=1.6%。     

用于HPGe探测器效率标定的模拟气体刻度源的研制

准确校准测量系统的探测效率是HPGe探测器γ能谱法测量放射性气体活度的关键,放射性气体的半衰期一般较短且样品制备过程复杂,这些客观因素给效率校准工作带来很多不便。本工作提出了模拟气体刻度源的制备方案并进行了实验研究,所制备的模拟刻度源最小基质密度为0.043g/cm3,自吸收的影响小于0.5%。通过与效率参考值的比较表明,模拟气体刻度源的制备方案简单可行,所制备的模拟气体刻度源可代替气体标准源实现气体活度测量中HPGe探测器的效率校准以及探测效率的日常监督。     

惰性气体氙β-γ符合能谱分析软件的研制

基于惰性气体氙β-γ符合测量原理,研究建立了基于相关法的符合谱解谱算法,研制了具有图形化用户界面的惰性气体氙β-γ符合能谱分析软件,实现了β-γ符合能谱的分析、能谱的图形化显示和分析结果数据库存储等功能,使北京放射性核素实验室具备了惰性气体氙β-γ符合能谱数据的分析处理能力。并与国际数据中心的β-γ符合能谱自动处理程序bg_analyze进行了比较,结果表明：两种软件的4种氙同位素活度浓度计算结果在1.2%内一致;最小可探测浓度计算结果在1.7%内一致。