脉冲中子全能谱测井数据处理方法及影响因素的模拟研究

C/O能谱测井是确定含油饱和度的主要测井方法,模拟水平井条件下的非弹性散射伽马能谱,研究C/O值与含水饱和度、孔隙度及泥浆侵入深度的关系。而探测器的类型、尺寸、探测效率、能量分辨率、稳谱、能谱的处理方法以及中子对探测器晶体的作用都会对测井结果产生影响。利用蒙特卡罗方法模拟源距分别为30cm和58cm处,且井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层的中子能量分布,通过研究中子对NaI、BGO、GSO和LSO四种探测器的作用及响应关系得到：中子对探测器的作用将使地层流体分辨能力降低。模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的探测器响应能谱,采用不同的能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI晶体探测器的大,但受尺寸的影响不大;但采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI大得多,且随着尺寸的增加差值也增加。能量道的飘移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小     

LaBr_3:Ce(5%)闪烁探测器的MC研究

近年来一种采用LaBr3:Ce晶体的闪烁探测器被研发出来,这种新型探测器比NaI(Tl)探测器具有更高的能量分辨率,在662 keV大约为3%。利用蒙特卡罗通用程序MCNP4C分别模拟计算了LaBr3:Ce晶体和NaI(Tl)晶体的γ能谱,模拟能谱与相应的实验测量能谱符合很好。研究还发现晶体尺寸大小对能量分辨率没有影响,能量分辨率不随晶体体积的增加而提高。同样晶体尺寸下通过模拟探测不同入射能量γ射线的峰总比R(E)计算值与NaI(Tl)晶体的模拟值和实验值比较发现,LaBr3:Ce晶体对中高能量γ射线的探测效率较高,而在较低能量时探测效率低于NaI(Tl)晶体。     

海洋γ谱连续监测方法模拟

通过蒙特卡罗程序MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)建立了海洋γ谱连续监测的测量模型,模拟计算不同能量γ射线在海水中的衰减情况和有效探测距离。根据我国近岸海域海水中天然放射性核素活性浓度,模拟得到不同晶体尺寸NaI探测器连续监测的本底谱,分析能量分辨率对全能峰本底计数率的影响并探讨了影响NaI探测器能量分辨率的因素。最后针对我国核电厂周围海域中重点关注的人工放射性核素,并假设不同尺寸NaI晶体在能量662 keV处分辨率保持7.0%不变的条件下,分别计算了不同尺寸NaI晶体探测器在海洋γ谱连续监测中的探测效率、本底计数率和最小可探测活性浓度等技术参数。模拟结果为海洋或其它水体中γ谱连续监测方法的应用提供技术参考。     

利用LabWindows/CVI实现γ能谱的蒙特卡罗模拟

基于蒙特卡罗模拟思想,利用虚拟仪器开发工具LabWindows/CVI编制软件模拟了γ光子在NaI(T1)闪烁晶体中的输运过程.直接以γ光子在NaI(T1)闪烁晶体中的沉积能量近似对应实际γ能谱仪的脉冲幅度输出,从而得到NaI(T1)探测器中γ射线的响应谱线.结果表明,蒙特卡罗模拟得到的能谱能较好地拟合实验测量得到的能谱.     

NaI(TI)探测器晶体体积对主要性能影响研究

使用~(137)Cs、~(60)Co和~(22)Na三种点射线源,分别探讨了由不同体积闪烁晶体组成的探测器对不同能量γ射线的峰效率、能谱响应及有效中心的影响。实验结果表明:随着闪烁晶体体积的不同,不同能量γ能谱光电峰的峰位及其能量分辨率都发生了变化。还发现探测器有效中心点的位置依赖于闪烁晶体的体积,其峰效率的倒数与探测器有效距离平方成反比。此实验结果可为改善不同体积NaI(Tl)闪烁探测器的能谱响应和高精度测量提供参考。     

爆炸物检测中的模拟计算

为优化基于伴随α粒子技术的爆炸物检测系统中的γ探测器和数据分析软件,利用蒙特卡罗程序EGSnrc对γ探测器的探测效率和能量响应分别进行了模拟。NaI(Tl)、BGO等几种无机闪烁体γ探测器探测效率的模拟计算结果为探测器的优化选择提供依据;对碳、氧单质元素、硝酸氨、模拟炸药样品在14MeV中子作用下的特征γ射线,在Φ5″×8″NaI(Tl)探测器的能量响应模拟计算结果进行了分析,并与实验测量能量响应进行了比较。结果表明,模拟方法可靠,应用该方法可对其他的单质材料来进行响应计算以建立响应函数数据库。     

φ76mm×100mm BGO闪烁探测器在20 MeV以下能区的能量响应

用上海硅酸盐所提供的φ76mm×100mm BGO晶体制作γ闪烁探测器、用来探测???离子核反应中放出的10-100 MeV的γ射线,该探测器对~?Cs的0.661 MeV γ射线的?????14.2%。在加速器上用若干(p,γ)反应产生的单能光子测试探测器的能量响应,通过细致的数?拟合得到该探测器在20 MeV以下能区的能量响应和全能峰能量分辨率。对17.65 MeVγ射线。探测器的能量分辨率为4.1%。     

在正电子湮灭辐射多普勒加宽能谱测量中降低本底的初步尝试

在Ge(Li)γ射线能谱仪上,连接一个NaI探测装置进行正电子湮灭辐射的多普勒加宽能谱的符合测量时,测到能谱的本底可以降低。这将有利于观察高动量电子在能谱中的贡献,并能给低能尾部谱形分析带来好处。 NaI晶体尺寸是φ40×30mm,光电倍增管型号是GBD44,主放大器是FH-430,单开端同轴型Ge(Li)探测器的灵敏体积是136cm~3,测量时,把NaI探测器与Ge(Li)探测器放在同一条轴线上,~(22)Na正电子源和样品置于二个探测器之间。NaI探测器一边的信号经单道分析器选择能量(窗在0.4～0.6MeV)作为多道分析器     

高通量堆16N在线监测仪MC模拟研究

本文提出一种基于NaI(Tl)探测器与BGO探测器进行反符合测量~(16)Nγ散射能谱,以实现对高通量工程试验堆一次水~(16)N比活度在线监测的方案。采用MCNP5程序与GEANT4工具包对~(16)N监测仪测量装置的屏蔽体、过滤器与BGO晶体尺寸优化及~(16)N散射谱测量进行蒙特卡罗模拟,并选择实验测量~(137)Csγ源散射谱进行对比验证。模拟分析表明:在选择合适厚度的铅屏蔽体、锡过滤器以及BGO厚度下可以提高~(16)Nγ谱峰康比。     

基于14 MeV μs脉冲中子发生器与NaI(Tl)和BGO闪烁探测器的爆炸物检测系统的研制

介绍了利用14MeV μs脉冲中子发生器、NaI(Tl)和BGO闪烁探测器建立的爆炸物检测实验系统。研究了中子感生瞬发γ能谱的时间特性，分别测量了快中子的非弹性散射γ能谱和热中子辐射俘获γ能谱。使用了NaI(T1)和BGO两种探测器测量γ能谱；NaI(Tl)探测器在测量“N的热中子辐射俘获γ10、835MeV时表现出了很好的性能，而BGO探测器则在测量^12C和^16O的快中子非弹性散射γ时得到了较好的结果。利用这两种探测器测量了22种样品，其中包括RDX、TNT、NQ3种炸药。根据NaI(Tl)和BGO测量到的中子感生瞬发γ能谱，在分析了^1H、^12C、^14N、^16O的元素含量之后，有效地实现了对炸药与普通物品的分辨。     

GAGG:Ce探测器与NaI:TI探测器性能比较

研究了封装反射层材料对GAGG:Ce探测器光收集的影响,同时与Na I(TI)闪烁体探测器进行了详细的对比性实验,用137Cs、60Co标准源测量了γ能谱,对GAGG:Ce与Na I(TI)闪烁体探测器的温漂、能量线性及能量分辨率等性能指标重点进行了讨论。结果表明:GAGG:Ce探测器随温度漂移变化程度较大;能量线性好,线性相关度r为0.9999;对662 ke V的γ射线能量分辨率为7.8~8.0%。     

BGO晶体在密度计中应用的可行性研究

在对BGO和NaI晶体高压坪特性测试以及两者主要性能的比较的基础上,探讨和论证了BGO晶体在密度计系统中应用的可行性。     

大尺寸BGO晶体的温度特性研究

锦屏深地核天体物理（JUNA）实验项目将在中国锦屏深地实验室开展恒星平稳氦燃烧阶段关键的(α,γ)和(α,n)反应以及恒星平稳氢燃烧阶段关键的(p,γ)和(p,α)反应的直接测量。该项目计划研制一套锗酸铋（BGO）探测器阵列用于(α,γ)和(p,γ)反应的γ射线探测。由于BGO晶体的光产额对温度敏感,温度的变化会导致γ能谱峰位的漂移和能量分辨率的变化。本文使用制冷系统对尺寸为6 cm×8 cm×25 cm的BGO晶体进行降温,利用¹³⁷Cs源测量了其γ能谱峰位和能量分辨率,对BGO探测器性能随温度的变化关系进行了研究。结果表明：在-20～22.1 ℃温度区间内,BGO探测器的γ能谱峰位与温度呈良好的线性关系,能量分辨率随温度的降低而提高。     

双BGO晶体能谱测井

Ｃ／Ｏ测井可以利用ＢＧＯ晶体探测效率高的特点，在其探测器部分放置两个探测器，称为双探测Ｃ／Ｏ测井仪，长短源距两个探头所测谱数据进行补偿，有效地去除了井眼条件的影响，提高了测量精度和油水差值，更加有产地分油水层，并有望能在低孔隙度的地层中使用Ｃ／Ｏ测井仪器。     

Recent Developments in Scintillation Detectors for X-Ray CT and Positron CT Applications

The scintillation detectors considered in present and future instrumentation for XCT and PCT diagnostic imaging are Bi4Ge3O12 (BGO), CdWO4, Low Afterglow CsI(Tl) and CsF. These crystals with the exception of BGO have been known to scintillate as far back as NaI(Tl); their importance emphasized by their current use in CT application is relatively new. Recent improvements in purification, growth and performance characteristics present new and valuable data to the instrument designer. An evaluation and comparison of their properties vis à vis suitability for CT applications with particular emphasis on detector efficiency, light conversion, afterglow, timing, emission spectra, and general handling properties are examined and discussed. Future trends and possible replacement by other scintillators are commented on.     

CsI(Tl)-~(241)Am恒定幅度脉冲光源

将~(241)Am长入NaI(Tl)晶格中组成恒定幅度脉冲光源,广泛地应用于光电倍增管增益监测。现在国外已有商品出售,表1列出荷兰Harshaw公司生产的NaI(Tl+~(241)Am)产品性能,反映了脉冲光源的当前水平。     

船用核动力装置16N在线检测系统研究

在线监测主蒸汽系统的放射水平是提高船用核动力和气轮机系统的可用率和运行重要措施之一。核电厂已装备了NaI探头^16N辐射在线监测系统,但不适用于船用。讨论了以BGO为探头的紧凑型船用^16N辐射在线检测仪研发的关键问题,检测系统设计方案及其关键技术。     

Compton scatter and X-ray crosstalk and the use of very thinintercrystal septa in high-resolution PET detectors

To improve spatial resolution, positron emission tomography (PET) systems are being developed with finer detector elements. Unfortunately, using a smaller crystal size increases intercrystal Compton scatter and X-ray escape crosstalk, causing positioning errors that can lead to degradation of image contrast. We investigated the use of extremely thin (<300 μm) lead strips for passive shielding of this intercrystal crosstalk. Using annihilation gamma rays and small (2- and 3-mm wide) bismuth germanate (BGO) crystal detectors in coincidence, crosstalk studies were performed with either two small adjacent crystals [(one-dimensional) (1-D)] or one crystal inside a volume of BGO [(two-dimensional) (2-D)]. The fraction of Compton scattered events from one crystal into an adjacent one was reduced, on average, by a factor of 3.2 (2.2) in the 1-D experiment and by a factor of 3.0 (2.1) in 2-D one, with a 300 (150)-μm-thick lead strip in between the crystals and a 300-700-keV energy window in both crystals. We could not measure a reduction in bismuth X-ray crosstalk with the use of lead septa due to the production of lead X-rays of similar energy. The full-width at half-maximum (FWHM) of the coincident point-spread function (CPSF) was not significantly different for the 1- and 2-D studies, with or without the different septa in place. However, the FWTM was roughly 20% smaller with the 300-μm lead shielding in place. These results indicate that intercrystal crosstalk does not affect the positioning resolution at FWHM, but does affect the tails of the CPSF. Thus, without introducing any additional dead area, an insertion of very thin lead strips can reduce the extent of positioning errors. Reducing the intercrystal crosstalk in a high-resolution PET detector array could potentially improve tomographic image contrast in situations where intercrystal crosstalk plays a significant role in event mispositioning