γ射线探测器能量响应标定技术

叙述了γ射线探测器能量响应的标定原理和方法，即利用Compton散射将强⁶⁰Co源的1.25MeVγ射线转换为0.36~1.02MeV(25°~90°)范围内任意能量的系列单能γ射线；采用辐射屏蔽技术和提高能量分辨率方法对γ射线探测器进行了该能区的能量响应标定；通过MCNP程序对探测器的能量沉积趋势和不同散射角散射γ射线的能量分布进行模拟计算。结果表明：该标定系统信噪比达到了20∶1左右，能量分辨率约为6%，0.66MeV的灵敏度与标准¹³⁷Cs源直照标定的灵敏度基本一致。     

反符合屏蔽低本底Ge(Li)γ谱仪

本文报道了一台由Ge(Li)主探测器和环形NaI(Tl)反符合探测器组成的高灵敏度γ谱仪的结构、性能和应用。谱仪用交替的物质屏蔽和井形NaI(Tl)反符合屏蔽降低本底。Ge(Li)探测器的体积为78cm~3,对~(60)Co 的1332keVγ射线的分辨率为2.42keV,不加任何屏蔽时峰康比为36.4,相对效率为16%,对~(187)Cs 点源γ射线全能峰的探测效率为1.6%。本谱仪在不加和加反符合屏蔽时,对~(137)Cs 点源的峰康比分别为79和333;康普顿区积分抑制因子为3.67,康普顿端抑制因子为5.2;在50—2700keV 能量范围内,本底抑制因子为3.2。在物质屏蔽和反符合屏蔽条件下,在上面的能量范围内,谱仪本底为24cpm。对~(137)Cs 点源,当测量时间为1000min、置信水平为95%时,谱仪的最小探测限(判断限)为2.2×10~(-2)Bq(0.59pCi)。本谱仪主要用于分析测量环境样品和其他低水平放射性样品中发射γ射线的核素的含量。     

体源样品γ自吸收修正因子的蒙卡方法研究

采用相对法测量环境辐射样品的γ能谱时,待测样品与标准样品对γ射线的自吸收程度差异会导致测量结果不准确,需对待测样品进行自吸收修正.本文通过点源试验方法得到HPGe探测器晶体的实际结构参数,在此基础上使用蒙特卡罗方法寻找体源自吸收率与同能量外置点源透射率间的函数关系.该方法综合考虑了体源基质成份和密度对自吸收修正因子的影...     

Response Measurement of Three Scintillation Detector to Instantaneous Rays from 252 Cf Fission

应用飞行时间谱,测量了LaCl3(Ce)、BC400、ST401三种闪烁探测器对252Cf裂变γ射线和中子的响应,获得了信号输出波形参数、定时精度、不同中子能量阈值的计数.测量了LaCl3,(Ce)探测器被高密度聚乙烯屏蔽后的响应.BC400探测器对入射γ射线的定时精度为1.3ns,ST401为1.5 ns.通过匹配快响应光电倍增管,LaCl3 (Ce)探测器是混合场中测量γ射线时间序列的一种有效方法.     

铀样品自吸收修正因子与样品质量的相关性

探讨了中子活化法检测燃料棒235U富集度均匀性过程中,不同丰度铀样品γ射线自吸收修正因子与样品质量之间的相关性。采用装于相同规格样品盒的不同丰度和质量的铀样品,将一块发射多个γ射线的标准点源(152Eu+137Cs)放置在准直器上,用HPGeγ谱仪测量样品不同能量γ射线的自吸收修正因子F。将自吸收修正因子F与样品质量m进行回归分析,得到F-m直线回归方程,用此方法得到的修正因子对中子活化分析测量模拟样品丰度时的活度进行修正,分析结果与质谱法分析结果之间的偏差小于1‰。     

环境样品γ射线自吸收修正因子与样品质量的相关性

本文探讨高纯锗（HPGe)γ谱测量环境样品时γ射线自吸收修正因子与样品质量之间的相关性。采用装于相同规格样品盒的8个不同质量的环境样品（海洋沉积物）和1个标准源基质材料（290g)，将一块发射多个γ射线的标准点源（152Eu 137Cs)放置在准直器上，用HPGeγ谱仪对不同能量γ射线测量8种不同质量的样品相对于标准源基质材料的自吸收修正因子F。将自吸收修正因子F与样品质量m进行回归分析，得到F－m直线回归方程，用此方法得到的修正因子对测量的IAEA标准参考物质样品的活度进行修正，得到令人满意的结果。     

γ能谱仪在室内环境中的辐射测量技术研究

对于室内环境中的电离辐射剂量测量,常用碘化钠探测器进行总量测量,由于该探测器对不同能量的γ射线响应相差较大,而总量测量未进行能量剂量响应修正,因此测量结果误差较大,影响了室内环境辐射剂量检测的准确性。论文介绍了γ能谱仪测试室内环境中的辐射剂量研究结果。     

NaI(Tl)探测器γ模拟谱修正方法研究

目前,利用MC软件模拟γ谱,对γ谱仪进行无源刻度已得到广泛应用。但是存在着γ模拟谱与实测谱在康普顿坪区差异较大的问题,难以将γ模拟谱用于γ谱的定量分析。本研究针对此问题,以NaI(Tl)探测器γ谱的MC模拟为主要研究内容,对不同能量、不同条件的γ模拟谱与实测谱进行了对比分析,建立了NaI(Tl)探测器γ模拟谱的修正方法,得到了不同能量、不同条件下的γ模拟谱康普顿坪区的修正因子。经修正,γ模拟谱与实测谱在康普顿坪区的最大相对偏差不超过±2.38%。将所建修正方法用于NaI (Tl)探测器的γ谱分析,不仅能缩短γ谱的测量时间,也能大幅提高MC方法用于γ谱解析的准确度。     

γ探测死时间与计数修正因子的关系

为在γ放射性活度很大的测量中使测量系统得到更好的准确度,本文使用干扰源研究HPGe探测器得到了测量系统死时间与计数损失的关系。在γ能量为0.3~1.3 MeV时进行实验,使用104~105 Bq量级的放射源,修正能峰的计数率一般保持在几十s-1,证明在误差范围(3%)内,计数损失随死时间变化的关系与射线能量和计数强度无关,任意强度的任意核素均可使用这一修正公式进行计数损失修正。     

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     

Gamma-ray shielding properties of concrete with different percentages of lead

In this work,concrete with different percentage leads was used to study gamma-ray shielding properties. The gamma-rays from ¹³⁷Cs and ⁶⁰Co sources were detected by Nal（Tl） detector and analyzed by multi-analyzer. Linear attenuation coefficients and compressive strength（kg/cm2） of concrete specimens were conducted.Results show that the concrete at the 90% weight ratio of lead to cement can be suitable for shielding gamma-ray.     

Gamma-ray attenuation coefficients of some building materials available in Egypt

Mass attenuation coefficients of various types of building materials were measured using a high-resolution HPGe spectrometer detector. Samples were irradiated by gamma-rays emitted from point sources of 241Am, 133Ba, 60Co and 137Cs. The results are in good agreement with the theoretical calculations of XCOM code. The effectiveness of building materials in shielding were determined over the range 50–3000 keV. Finally, the protection efficiency of walls and roofs from radiation exposure were determined. The effectiveness of all tested building materials was better than the internationally accepted limit, and they are therefore acceptable for use.     

利用瞬发γ射线法测量209Bi的中子非弹性散射截面

在铅铋快堆、空间堆等先进反应堆中,铋作为冷却剂和慢化剂材料被大量使用,其中子核反应截面,尤其是中子非弹性散射截面的准确性对这些核装置的安全性和经济性等具有重要的影响。基于中国原子能科学研究院HI 13串列加速器瞬发γ射线实验平台,通过瞬发γ射线法测量了209Bi在90、105和120 MeV 3个能点的中子非弹性散射截面。在相对于中子束30°、70°、110°和150°方向放置4个Clover探测器测量中子与样品相互作用产生的γ射线。实验采用相对测量,通过测量中子与48Ti发生非弹性散射发射的9835 keV γ射线的产生截面来确定209Bi的截面。209Bi金属样品的尺寸为50 mm×4 mm,参考样品为1块50 mm×1 mm的天然钛金属样品。将实验测量结果与已发表的实验数据、ENDF/B Ⅷ.0、JEFF 33、JENDL 40、ROSFOND 2010和CENDL 31等评价库数据以及Talys 195程序默认参数的计算结果进行对比,发现趋势一致,90、105 MeV能点的测量结果与Talys 195程序的计算结果符合得更好,120 MeV能点的测量结果与ROSFOND 2010评价库数据符合得更好。     

SPRR-300反应堆混凝土屏蔽层内中子注量率分布研究

采用MCNP程序与ANISN程序结合的计算方案获取了SPRR-300反应堆混凝土屏蔽层内的中子注量率分布情况，同时采用固体核径迹探测器测量了混凝土屏蔽层外低水平中子注量率，两者吻合较好，说明了计算结果的可信性。上述结果为反应堆退役工作提供了放射性源项的计算依据。     

用于厚屏蔽小探测器的蒙特卡罗模拟减方差方法研究

反应堆屏蔽计算中经常出现厚屏蔽、小探测器问题，常规蒙特卡罗方法难以有效解决。基于自动重要抽样（AIS）方法，本文提出了小探测器自动重要抽样(SDAIS)方法，并针对小探测器问题，优化了AIS方法的虚粒子赌分裂算法。该方法在自主开发的蒙特卡罗屏蔽程序MCShield上进行了实现。使用NUREG/CR-6115 PWR基准题验证该方法的正确性和计算效率。结果表明，SDAIS方法可有效地解决厚屏蔽小探测器问题，相比AIS方法及传统的重要性方法，计算效率提升1~2个量级。     

裂变气体核素γ射线效率刻度中的自吸收校正

针对裂变气体核素HPGe探测器效率刻度中的自吸收校正问题,本工作详细描述了源盒、探测器和源物质等计算中需要的参数,按照实际的几何布局建立了HPGe探测器效率的蒙特卡罗计算模型,并编制了相应计算程序。计算模型可靠性得到实验数据的验证,用该模型计算了裂变气体核素在不同源介质下的探测效率,得到了相应的自吸收校正因子。     

非准直点源透射法测量体源样品的线性衰减系数

体源样品的线性衰减系数是计算自吸收修正因子最重要的参数。本文针对未知体源样品的线性衰减系数测量问题,提出了非准直点源透射法。该方法直接把点源置于样品盒上方一定距离或直接放置在样品盒上方进行透射,对蒙特卡罗模拟透射率和实验测量透射率进行比较,反推待测体源样品的线性衰减系数。本文详细介绍了该方法的基本原理和计算过程,选取了5种不同密度的物质作为待测对象,采用3种不同能量的点源,对该方法进行了实验验证。研究结果表明,不同能量的γ射线下,该方法的实验结果和XCOM平台理论计算结果吻合程度好（＜8%）,能方便计算出体源样品的线性衰减系数。该方法不受准直器以及探测器和样品尺寸、形状的限制,简单易行,便于各实验室推广使用。     

γ谱仪探测效率用蒙特卡罗模拟计算中的系统简化描述

用蒙特卡罗方法计算环境土壤样品中γ射线在γ谱仪中的探测效率可以修正放射性活度测量的误差,过去人们在做此计算时,总是习惯于对样品、探测器和屏蔽室等组成的系统进行全面的描述.提出了一种简便的描述方法,该方法只对样品和探测器进行描述,省略对复杂的屏蔽室的描述,而所得计算结果与原来的方法完全相同.但该方法使描述更为方便,而且也会减少由于描述出错的机会,还将计算运行时间缩短到原来的1/2到1/4.     

Photon attenuation coefficients of concrete includes barite in different rate

The photon attenuation coefficients of barite and concrete produced with barite have been investigated. The linear attenuation coefficients have been calculated for 1 keV–1 GeV energy and compared with measurements performed using a gamma spectrometer that contains an NaI(Tl) detector and MCA at 662, 1173 and 1332 keV. The results have been compared with the corresponding property of lead as the standard shielding material.     

基于RMC程序的用康普顿轮廓进行束缚态电子多普勒展宽修正研究

堆用蒙特卡罗程序RMC具备中子、光子、电子耦合输运能力，能完成精确的屏蔽计算，其中光子输运过程采用光子数据库进行了康普顿散射模拟。本文对康普顿散射物理原理及多普勒展宽方法进行分析，使用康普顿轮廓数据对束缚态电子进行多普勒展宽修正，实现了RMC程序对自由电子和束缚态电子的选择性处理。通过核素算例测试，观察到了多普勒能谱展宽的效应，证明了该方法的正确性。通过对典型压水堆组件的计算和对比，验证了用康普顿轮廓进行束缚态电子多普勒展宽修正的必要性和正确性。