基于数值积分法的无源效率刻度方案研究

无源效率刻度技术一直是核分析领域研究的热点,但现行无源效率刻度技术需依据指定探测器进行订制。基于伽马射线指数衰减规律推导了圆柱体探测器周边任意位置点源探测效率的数值积分公式。依据探测器与待测物几何结构的轴对称性和伽马场叠加原理,构建了实验室常用几何结构体源的探测效率计算方案。在笔记本电脑(CPU:i5-8250U@1.60 GHz;RAM:8.0 GB)上应用上述方法计算HPGe圆柱体探测器对马林杯水体和NaI圆柱体探测器对圆柱体土壤内多种能量特征伽马射线的探测效率,发现探测效率计算值与实验值之间相对偏差为-4.9%～3.9%,且计算时长最大为35.78秒,证实本方法能准确、快速地实现圆柱体探测器的无源效率刻度。且本文推荐方法在探测器尺寸变化的情况下仅需修改相应参数,具有很强的通用性。     

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。     

层析γ扫描中的探测效率刻度

探测效率刻度技术是层析γ扫描测量中最重要的技术之一。本工作研究用蒙特卡罗方法刻度层析γ扫描系统探测效率的方法。对3×3×3体素组成的样品模型,用蒙特卡罗软件计算了层析γ扫描测量装置的探测效率矩阵。在实验室层析γ扫描原型装置上,实验研究了层析γ扫描测量装置的探测效率。对两者进行了比较,相对偏差绝对值小于5％。研究结果表明了蒙特卡罗方法刻度层析γ扫描测量装置探测效率的可行性。     

HPGe探测器对环状γ面源探测效率刻度研究

天然铀分解模拟装置中铀的相关反应率是研究混合堆包层设计宏观中子学的重要数据,采用活化法测量相应反应率的过程中必须对环状天然铀箔片的探测效率进行精确刻度。为了研究快速有效刻度HPGe探测器探测效率的方法,利用一系列标准伽马点源测量了轴线上6cm高度位置的点源探测效率曲线,在蒙特卡罗程序MCNP5中调整探测器内部结构参数,同时对HPGe探测器的探测效率进行模拟计算,在计算结果与实验结果能较好拟合的情况下推算探测器的死层厚度、冷指长度和半径等参数的实际尺寸。利用计算的尺寸模拟计算探测器对环状伽马源的探测效率,计算结果与实验结果在较宽能量区域(200~1 400 ke V)内在4%内符合。     

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。     

HPGe γ谱仪点源到体源效率的相对比较传递方法

本文介绍了一种ＨＰＧｅγ谱仪点源到体源效率的相对比较传递方法。采用一种简单参数的蒙特卡罗方法计算峰效率，实验测量点源的效率曲线，并与一个“标准”测量系统或一系列测量系统的计算和实验结果相对比较，可以获得体源的效率刻度。在探测效率分别为２０％、３０％、５０％的ＨＰＧｅ谱仪系统上，用这种方法获得的体源效率与实验测量结果的偏差在±４％以内。     

不同尺寸溴化镧晶体探测效率的MC模拟

运用蒙特卡罗(MC)方法以圆柱体裸晶体为例,对不同尺寸下的圆柱体溴化镧晶体的探测效率进行了刻度,得出了探测效率的拟合函数并通过拟合确定了其待定参数值。对相关实验研究具有一定的指导和参考价值,利用所得到的函数公式可以推导出各种尺寸大小的变化所对应产生的溴化镧的探测效率值,节省了重复实验的大量时间和精力。     

基于HPGeγ谱仪的土壤样品分析

使用宽能超低本底HPGeγ谱仪,分别采用无源效率刻度曲线法和相对测量比较法对土壤样品中226Ra、232Th、40K、238U的放射性活度进行了测量。通过对计算结果的对比分析得出:在150 keV以上的中高能区无源效率刻度方法与传统相对比较法对相同样品的测量分析结果具有很好的一致性,在无标准源可依或现场测量分析等情况下,无源效率刻度方法是一种比较理想的效率刻度方法。     

BEGe探测器晶体参数的蒙特卡罗计算与实验表征技术研究

利用²⁴¹Am发射的59.54 keV平行γ射线束对宽能BEGe探测器晶体进行扫描测量,通过晶体端面垂直扫描确定晶体直径,通过晶体侧面垂直扫描确定晶体高度。利用厂家提供的参数以及扫描得到的晶体参数建立蒙特卡罗计算模型,再通过点源和体源的实验测量值对晶体前端面及侧面死层厚度进行表征调节,使其与实验值符合,从而获得最佳理论计算模型。结果表明,获得的参数正确可靠,其点源探测效率的理论计算结果与实验测量值在2%内符合。该方法极大改善了蒙特卡罗计算BEGe晶体探测效率的精度,可应用于探测器的效率刻度及环境放射性调查。     

ISOCS无源效率刻度在就地测量中的准确性检验

通过实验检验了ISOCS无源效率刻度在就地测量中的准确性。对于饱和圆柱体模型,ISOCS刻度效率与实测效率在低、中、高能量区的偏差分别小于7%、5%和3%。对于不饱和墙体,通过ISOCS效率刻度计算所得核素活度与实验室采样测量结果在低、中、高能量区的偏差分别小于13%、3%和2%。结果表明,ISOCS无源效率刻度方法在一定偏差范围内是可接受的。     

空心圆柱体~(131)I取样滤盒γ探测效率刻度法

通过实验与计算 ,导出空心圆柱体截面的γ探测效率与炭层厚度的函数关系以及空心圆柱体取样滤盒 13 1I炭层指数分布和均匀分布的 γ探测效率 ,给出了空心圆柱体 131I取样滤盒 γ探测效率的刻度方法及误差     

空心圆柱体^131I取样滤盒γ探测效率刻度法

通过实验与计算,导出空心圆柱体截面的γ探测效率与炭层厚度的函数关系以及空心圆柱体取样滤盒^131I炭层指数分布和均匀分布的γ探测效率,给出了空心圆柱体^131I取样滤盒γ探测效率的刻度方法及误差。     

SGS无源效率刻度MC模拟研究

本文基于中国原子能科学研究院研制的SGS装置,运用无源效率刻度方法,建立与实际严格匹配的蒙特卡罗模拟计算模型。运用该模型,依据待测对象的典型特征完成了探测效率数据库的运算,解决了探测效率刻度用时较长的问题。在该装置上展开了200 L放射性废物桶的验证实验,平均相对偏差控制在20%以内,单桶测量时间30 min以内,提高了SGS技术的探测效率。     

非均匀含铀物料测量系统无源效率刻度技术应用研究

根据分段γ扫描系统(SGS)建立的非均匀含铀物料测量系统,建立相应的无源探测效率刻度计算模型,并利用标准点源对高纯锗探测器进行表征实验、对整套系统进行模拟验证实验,该系统的绝对探测效率计算值与模拟实验值偏差均小于2%。随后利用已知浓度的硝酸铀酰溶液开展基于无源效率刻度方法的实验验证,该测量值与样品的标称值相对偏差在2%以内。最后在实验室条件下,采用增量法原理开展盲样测量分析的尝试性评估实验,利用非对等刻度方法确定点源等效位置,以初次测量分析的盲样数据作为基数,分别测量逐一加入已知~(235)U含量的工作标准样品的混合物,每次测量结果与基数之差同工作标准样品标称值之间的偏差小于8.5%,对上述四个测量结果进行线性拟合,R~2=0.995 4。对拟合曲线采用外推方式,计算得出盲样中~(235)U的含量与实测值偏差-1.87%。结果表明,该非均匀含铀物料测量系统无源效率刻度技术的准确性可以接受,同时通过增量法的应用可对未知非均匀样品的测量结果进行一定的评估,该方法也可推广应用于其他核保障的非均匀物料测量装置。     

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。     

高纯锗探测器探测效率研究

利用系列标准γ射线源对高纯锗探测器的探测效率进行了各种测量,与蒙特卡罗计算程序相结合,对于高纯锗探测效率进行了分析和讨论.计算效率与测量效率在4%以内吻合.在一定探测距离条件下面源与点源的探测效率在1%以内吻合,而且面源的自吸收可以用平行束在材料中的自吸收来计算;当面源靠近探测器时,由于γ射线的倾斜入射,这种方法就不适用了,需要用蒙特卡罗方法进行自吸收较正.     

体源探测效率计算及修正方法研究

用MCNP程序计算HPGe γ探测器与体源有一定距离时的探测效率,该方法对于体源探测效率的刻度有着重要意义。但是由于模型的不确定因素影响,计算结果可能有一定的偏差,充分考虑了影响偏差的因素,采用比较校正法推导了HPGeγ探测器计算体源探测效率修正数学公式。通过实验比较和理论比较方法验证修正公式,比较结果表明：MCNP程序计算体源探测效率可以作为体源探测效率刻度的有效手段。     

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。     

水体γ放射性测量中高纯锗探测效率刻度

水体放射性测量中要得到核素的活度,就必须知道核素的探测效率,而探测效率的影响因素较多,所以,对高纯锗探测装置进行效率刻度具有重要的实际意义。本文选用的高纯锗探测装置是基于一种水体放射性的实时在线监测系统,将待监测水域中的水样采样到低本底铅室中,利用高纯锗探测器对水中放射性核素进行探测。实验采用KCl配制了一定比活度的~(40)K液体源,测量其γ能谱,并计算~(40)K的探测效率。同时根据厂家给的具体参数,对整个水体监测系统进行了建模和计算,模拟计算了能量在59.5-2 614.7 keV范围内的γ射线的全能峰探测效率并得到效率曲线。通过对比~(40)K的探测效率,发现其实验测量结果和模拟计算结果的偏差为0.018%。验证了使用蒙特卡罗模拟高纯锗探测装置效率刻度方法的可行性和准确性。     

基于虚拟点探测器模型的HPGe探测器体源效率刻度

基于虚拟点探测器（VPD）模型应用平方反比定律,介绍了一种通过点源模拟实验进行HPGe探测器对圆柱体源样品的峰效率刻度方法。实验验证表明：在一定范围内利用该方法对圆柱体源进行效率刻度是合理可行的,并能获得较好的刻度结果,该方法可操作性强,可应用于工程实践。