样品厚度对高纯锗γ谱仪探测效率的影响研究

<正>制备以1cm厚度为间隔,共7组不同分装厚度同一批次的土壤样品,利用高纯锗γ谱仪对其进行多次测量。针对~(210)Pb(46.5keV)、~(226) Ra(352keV)、~(232) Th(583keV)及~(40) K(1 460.8keV)4种不同能量的核素在考虑样品自吸收影响的前提下,研究不同能量下土壤样品厚度与探测效率之间的关系。实验结论如下:在同一能量下,样品厚度增加,立体角减小,其对γ射线的自吸收增大,探测效率逐渐减小且呈现对数关系。但随     

HPGe γ谱仪测量级联γ辐射152Eu、133Ba、60Co核素活度的方法

给出了HPGe γ谱仪测量级联γ辐射核素活度的一种实用方法,在探测器与样品之间放置一定厚度的水吸收层,能够很好降低探测效率,显著降低级联γ符合效应和偶然符合效应的影响。实验表明,TC-45样品中¹⁵²Eu、¹³³Ba、⁶⁰Co核素活度的探测效率和测量活度相对偏差随水吸收层厚度增加遵循指数衰减规律,当厚度增加到70 mm以上,其测量活度相对偏差小于4%。     

水中总α、β放射性测量中探测效率等效因子相关性探讨

研究水中总放射性测量探测效率等效因子相关性。通过蒙特卡洛模拟计算和试验测量比较8个不同质量厚度⁴⁰K、²⁴¹Am源探测效率,验证实验测量装置模拟模型。模拟20个不同质量厚度、3个不同半径辐射源的6个α和β核素探测效率,计算其探测效率等效因子,进一步分析不同质量厚度,不同半径辐射源,不同能量的α、β核素探测效率等效因子相对偏差。⁴⁰K作标准源,β核素辐射源半径不同,引起的探测效率等效因子相对偏差小于1.5%;²⁴¹Am作标准源,α核素辐射源半径不同,引起的探测效率等效因子相对偏差小于8.05%,当质量厚度等于11.21 mg/cm2,辐射源半径不同引起的探测效率等效因子相对偏差小于3.08%。水中总α、β放射性测量,辐射源半径对α、β探测效率等效因子影响小于10%;日常水中总放射性测量,可以不考虑辐射源半径不同引起的探测效率等效因子修正,其结果能够满足相关标准要求。     

环境样品放射性测量中样品盒形状的最佳选择

在环境样品放射性测量中,探测效率越高,在达到同样精度的情况下,可以减少测量时间,从而提高谱仪的利用率.圆柱形环境样品的几何形状大小对探测效率有一定的影响.为了寻找相同体积的圆柱型样品具有最佳探测效率时的半径和高度值,本文利用MCNP-4B程序对相同体积不同圆柱形大小的土壤样品进行了模拟,然后再与实验测量两种样品在四种不同尺寸时的探测效率进行对比和检验.模拟和实验检验结果发现,目前采用的约Φ7.5cm×7.5cm规格样品其探测效率并非最佳,而是约Φ12cm×3cm规格时的探测效率最佳,与前者相比效率可以提高大约20%以上.     

水中总α放射性测量的超铀α核素探测效率研究

乏燃料处理厂运行、退役可能释放超铀核素到环境中,其环境水体和废水中总α放射性监测是环境监管重点工作。超铀α核素发出α射线能量和分支比不同,造成其探测效率有较大差异,准确分析其探测效率有利于提高测量准确性。通过蒙特卡洛模拟和实验装置模型,模拟20个不同质量厚度的13个超铀α核素的探测效率,并计算其计数率、探测效率等效因子、活度比计数率,进一步分析这些量与质量厚度的关系及对测量结果的影响。研究表明:当用²⁴¹ Am作标准源,需要用探测效率等效因子、分支比、比例进行探测效率修正;当质量厚度小于2.548 mg/cm²时,探测效率等效因子为0.72～1.00;当质量厚度大于饱和厚度时,探测效率的倒数与质量厚度呈线性关系,可以更优刻度探测效率;饱和厚度与α射线平均能量呈线性关系,可以最优进行质量厚度源制备。     

环境样品测量中马鞍形样品盒的最佳选择

在环境样品放射性测量中,探测效率是衡量谱仪工作特性的重要参数之一.探测效率越高,在达到同一精度的情况下,所需的测量时间越短,从而提高谱仪的利用率.对于一定体积的体源样品,几何形状对探测效率有较大影响.利用MCNP程序对同体积的不同马鞍形样品进行了全面分析模拟,寻找出了最佳的马鞍形样品尺寸,并与相关文献进行了对比.模拟和...     

样品厚度对实验室无源效率刻度技术测定~(137)Cs和~(210)Pb的影响

为评价样品厚度对实验室无源效率刻度(LabSOCS)测定环境放射性核素的影响,用LabSOCS技术对不同黄土样品厚度进行了模拟计算和实际测定对比。模拟计算的137Cs和210Pb的探测效率均随样品厚度呈对数函数关系下降(P0.001),当样品厚度从5 mm增至80 mm时,对137Cs和210Pb的探测效率分别减少68%和83%。样品厚度对LabSOCS技术测定137Cs和210Pb比活度的影响均不明显,但对137Cs的分析误差有明显的影响,对210Pb分析误差的影响较小,15 mm是影响LabSOCS技术测定137Cs和210Pb分析误差的临界样品厚度。这一结论对于提高LabSOCS技术测定土壤样品中137Cs和210Pb的分析精度具有指导意义。     

HPGe环境放射性测量中样品盒形状选择与样品质量的关系

在环境样品放射性比活度测量中,放射性水平低,提高探测效率显得尤为重要。选择样品盒几何形状对提高探测效率具有明显的效果。论文利用MCNP程序模拟计算方法,得出了在HPGe探测器测量环境放射性样品中,不同样品质量下,探测效率最大时对应的马林杯样品和圆柱形样品盒几何形状,其结果可为环境样品测量时选取样品质量和样品盒形状提供依据。     

水中总α放射性测量中样品质量厚度变化的影响及校正

通过试验和蒙特卡罗模拟了不同质量厚度的²⁴¹Am、天然α核素探测效率，分析探测效率、计数率、探测效率校正因子、探测效率倒数与质量厚度的关系以及探测效率、有效饱和厚度与能量的关系。研究表明：水中总α放射性测量，需要用探测效率校正因子、分支比和成分比例进行α核素探测效率修正；质量厚度7 mg/cm²,平衡铀探测效率校正因子为0.96;质量厚度2 mg/cm²,平衡钍探测效率校正因子为1.01、平衡²²⁶Ra-²²²Rn探测效率校正因子为1.05;质量厚度大于4 mg/cm²,天然铀、4%浓缩铀、97%浓缩铀探测效率校正因子基本恒定，分别为0.39、0.39、0.47;质量厚度小于0.510 mg/cm²,单个α核素辐射源的探测效率校正因子均大于0.70;质量厚度大于有效饱和厚度，探测效率的倒数与质量厚度成线性关系；有效饱和厚度与α射线能量成线性关系。     

基于X荧光涂层厚度测量的Geant4模拟

Geant4以其快速,方便,灵活的特点在核技术研究中得到了广泛的应用。本文通过利用Geant4,对基于X荧光涂层厚度测量方法,主要对激发源的优化设计、探测器放置的位置对探测效率的影响、涂层厚度测量的范围等问题进行了研究,得到:不同基底金属的特征X射线强度随涂层厚度变化的关系,本套实验系统中X荧光的空间几何分布和最佳的探测器放置位置,不同能量及不同入射方向的源射线对X荧光激发效率的影响。为进一步优化测量系统提供了理论依据。     

HPGe γ谱仪体源探测效率与射线能量和体源密度的关系

通过采用蒙特卡罗程序MCNP4B模拟计算出6种不同基质环境样品的探测效率,得出在体源形状、密度相同,能量范围从200～1500keV时,HPGeγ谱仪探测效率基本上不随样品成分而变化;并模拟计算出体源密度范围从0.4～1.8g/cm3,能量范围从200～1500keV的探测效率.按照最小二乘法原理,用一个拟合公式来描述HPGeγ谱仪对体源的探测效率与能量和密度的关系,其复相关系数为0.999818,最大相对残差为1.20%.通过实验验证,得出此拟合公式的正确性.     

涂硼正比计数管慢化体对中子探测效率影响研究

涂硼正比计数管是一种常用的反应堆源量程探测器,对热中子测量有很高的探测效率,对于快中子反应堆则需要增加合适的慢化体,提高中子探测效率。本文利用蒙特卡罗程序MCNP,模拟计算涂硼正比计数管在不同慢化体厚度的情况下,对各能量单能中子的相对探测效率和绝对探测效率,得到在不同慢化体厚度下,计数管的相对探测效率和绝对探测效率与中子能量的关系。最后针对快中子反应堆的典型中子能谱,模拟计算涂硼正比计数管在不同的慢化体设计时的探测效率,得出了一种优化的慢化体设计方案,对快中子反应堆核测量系统设计具有一定指导意义。     

α、β复合闪烁体厚度与探测效率的关系

通过对不同质量厚度的ZnS(Ag)涂层和不同厚度的塑料闪烁体相结合的复合闪烁体探测效率的实验研究,找出了其最佳结合比,使复合闪烁体对α、β粒子的探测效率达到最优化.     

人体胸壁厚度对肺部计数器探测效率的影响研究

人体胸壁厚度是影响肺部放射性核素测量准确性的重要参数。基于数字体素模型和MC法,计算得到了不同胸壁厚度条件下,肺部计数器对241Am出射光子的探测效率,进而研究了3组不同人群胸壁厚度差异造成的探测效率偏差。结果显示:胸壁厚度对241Am测量结果的影响严重,出射光子能量越低胸壁厚度影响越大;相较平均胸壁厚度时的探测效率,对于17.6keV光子,偏差可达308.0%,对于59.5keV光子,偏差可达50.0%。     

MCNP程序在HPGe探测器马鞍形样品盒最佳选择中的应用

在HPGe探测器测量环境样品放射性时，探测效率越高，测量时间越短，谱仪的利用率也越高。对一定体积的体源样品，几何形状对探测效率有较大影响。本文利用MCNP程序对同体积的不同马鞍形环境样品进行了模拟，寻找出了最佳马鞍形样品形状，并进行了实验验证。模拟和实验结果表明，最佳马鞍形样品与目前常用的圆柱形样品相比，其探测效率可提高1倍以上。     

γ能谱分析中土壤探测效率与密度相关性计算分析北大核心CSCD

γ能谱分析中不同能量探测效率的准确校准是影响测量结果准确度的重要因素。本文基于国产无源效率计算软件Gammacalib对几种不同密度的土壤样品建模,计算相应的探测效率,与标准源实验测量的探测效率比较,验证无源效率计算的准确性。根据无源效率计算结果,分析相应探测效率与土壤密度的相关性,得到ε~ρ回归方程。对于土壤标准源,有源效率与无源效率之间的相对偏差在-7.6%~8.1%之间,效率与密度呈正相关,相关系数在0.938~0.992之间。国产无源效率软件Gammacalib探测效率计算结果与标准源实验测量结果相对偏差可接受,可满足日常辐射环境实验室样品测量和核事故应急监测要求,ε~ρ回归方程的适用性良好,可为环境土壤样品的密度差异效率修正提供参考。     

基于反宇宙射线γ谱仪的水样品测量

本文基于本底水平较低的反宇宙射线γ谱仪,对其在水样品测量上的应用进行了探讨。文中使用水标准源对反宇宙射线γ谱仪进行效率刻度,比较不同形状水样品探测效率差异,对采集的某水样品经蒸发浓缩后测量,比较反宇宙γ谱仪与其他γ谱仪测量水样品的探测限。结果γ射线能量E＜130 keV时,反宇宙γ谱仪对马林杯($\phi$17 cm×17 cm)水样品的探测效率低于圆柱体($\phi$7.5 cm×7.0 cm)水样品,而E＞130 keV时,马林杯水样品的探测效率明显大于圆柱体样品。反宇宙γ谱仪测量马林杯水样品的探测限比圆柱体水样品探测限低一个数量级。反宇宙γ谱仪对同一水样品的探测限比常规高纯锗谱仪低一个数量级,该反宇宙γ谱仪直接测量未经前处理马林杯水样品中核素¹⁴⁴Ce、¹³⁷Cs和⁶⁰Co的探测限分别为3.07×10^-2 Bq/L、3.67×10^-3 Bq/L、3.70×10^-3 Bq/L。结论是反宇宙射线γ谱仪可用于低水平放射性水样品测量,其优势在于减少前处理时间,缩短样品测量周期,大大降低探测限,提高测量精确度。     

XRF分析中近距离探测X射线荧光强度计算修正方法

针对圆形探测面的半导体探测器,采用解析几何和角度积分的方法,对采用基本参数荧光强度表达式计算材料荧光绝对计数的方法进行了改进,获得了荧光绝对计数随样品厚度变化的曲线。实验测量不同厚度的铜箔的荧光计数与理论计算结果的相对偏差在6.21%以内,理论曲线与实验数据趋势相符,理论计算荧光绝对强度曲线在基于荧光绝对测量方法的厚度测量中具有一定的应用价值。     

固体径迹法测量水泥反射体中~(252)Cf中子源反射中子

叙述了水泥反射体中~(252)Cf中子源反射中子测量实验原理。测量了无反射体、有反射体、本底三种状态下中子引发~(235)U产生的裂变率。并根据裂变率得到实验模型下水泥反射体对中子的反射系数。比较了不同中子源相同实验模型水泥反射体对中子的反射系数,对反射系数随角度变化趋势进行了分析。同时,对固体径迹探测技术进行了研究,探索了最佳蚀刻条件,得到火花放电计数随信号膜质量厚度及蚀刻厚度变化趋势。标定了固体径迹火花自动计数器效率,发展了固体径迹探测技术。     

ST401塑料闪烁体中子探测效率研究

针对高强度脉冲辐射测量中常用的闪烁体探测器,对其直径为50 mm、厚度分别为5、8、10、15、20、25、30、40 mm的ST401塑料闪烁体进行了DD、DT中子灵敏度刻度,并采用Geant4对其相对中子探测效率进行了模拟研究;并由理论计算给出了直径为90 mm、不同厚度闪烁体的相对中子探测效率,厚度为50 mm、不同直径闪烁体的相对中子探测效率。