代表点法体源探测效率刻度研究

代表点法能在不受探测器内部结构和尺寸的影响下,实现高纯锗(HPGe)γ谱仪的快速效率刻度,简化传统地质和环境放射性样品核素分析过程。通过实验测量和蒙特卡罗模拟两种手段,对比研究其代表点位置求取的准确性,以证明代表点法在体源探测效率刻度工作中的可行性。结果表明,蒙特卡罗方法相较于传统的实验测量方法,代表点求取过程更加迅速,且同实验法计算的代表点位置基本接近。在不同测量高度下,代表点法计算出的土壤圆柱体源探测效率理论值与实验值的相对误差在5%之内,满足土壤圆柱体源探测效率刻度时不确定度的要求。     

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。     

蒙特卡罗法模拟γ谱仪无源效率刻度

介绍了蒙特卡罗模拟和分析计算相结合对γ谱仪进行无源效率刻度的方法。针对点源情况下不同探测器厚度、半径及源探距等几何条件,以及不同面源半径的面源,以蒙特卡罗模拟获得γ谱仪无源效率刻度效率数据作为基准,结合插值法和积分计算,从而实现无源效率刻度。并初步编写了一套与该方法配套无源效率刻度软件。将软件计算结果与蒙特卡罗模拟结果比较,最大相对误差为9.1%。     

LaBr3(Ce)探测器对MB容器中气态β+电子湮灭γ光子探测效率的数值计算

基于蒙特卡罗,建立数学几何模型,用数值计算方法模拟计算了LaBr3探测器对不同体积的MB容器中气态β+电子湮灭产生γ光子的探测效率.数值计算结果与MCNP软件模拟结果在一定范围内一致.本文为计算LaBr3探测器对气态β+粒子的探测效率提供了一套可行的理论计算方法,同时为开发一套无源效率刻度软件做了铺垫.计算结果为实验刻...     

航空γ能谱仪无源效率刻度方法研究

因人工放射性核素的航空γ能谱仪实物刻度模型匮乏,导致难以依据航空γ能谱准确反演地面人工放射性核素的含量。本文基于窄束γ射线指数衰变规律与微积分的思想建立了任意形状的γ辐射源上空航空γ能谱仪无源效率刻度的数值计算模型。通过低空探测实验、高空变化趋势分析、5-100 m高空探测实验证明该模型适用于任意位置点源航空γ能谱仪全能峰探测效率数值计算。同时计算发现在低空探测时不同γ辐射的面源与体源的航空γ能谱仪全能峰探测效率与MCNP5模拟值的相对偏差在±1.5%以内,且含1 460.83 ke V或2 614.533 ke Vγ射线的无限大体源90-150 m探测高空计算结果与石家庄动态带上的实验值相对偏差为8.33%-15.82%。上述实验充分证实该无源效率刻度计算模型适用于航空γ能谱探测实践,为利用航空γ能谱仪寻找丢失放射源及核事故应急监测提供技术支持。     

利用转化体实现THGEM在高能γ射线测量中的研究

为提高厚型气体电子倍增探测器对高能伽马射线的探测效率,研制高Z材料的光电转化体,将伽马射线转化为电子后测量。通过研究设计了多孔铅型的光电转化体(孔直径1 mm、孔间距1.2 mm),理论计算其光电转化效率为6%。并结合转化体和单模THGEM探测器建立探测系统,测量662 keV伽马射线。结果显示,含转化体的THGEM探测系统对662 keV光子探测效率达到了3%,说明转化体对于提高探测效率是有效的;同时分析探测效率略低于转化体光电转化率的理论计算值6%的主要因素为探测器外结构膜窗对低能光电子造成的损失。     

溴化镧探测器的晶体表征与全能峰效率计算

无源效率刻度技术已在辐射探测器的效率刻度中得到了广泛的应用。本文基于点源效率实验及蒙特卡罗模拟计算方法,对溴化镧探测器的晶体尺寸进行了调整;在此基础上,计算得到不同位置处全能峰效率的计算值。点源效率实验的验证结果表明,在121～1 332 keV能量范围内,γ光子全能峰效率的计算值与实验值的相对偏差小于±5%。     

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。     

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。     

可变量液体样品的Ge（Li）探测器全能峰效率刻度

用多核素混合标准溶液制备了６种不同重量的圆柱体，井形体标准源，作了Ｇｅ（Ｌｉ）探测器对不同样品量的全能峰效率刻度。应用最小二乘法对两种不同形状的液体源的效率与γ射线能量及样品量关系分别作函数拟合。对两种几何形状的液体源作了相同样品量时的效率与探测限的比较。     

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。     

高纯锗能谱仪系统研制

介绍了高纯锗能谱仪系统的研制。项目突破了探测器级高纯锗单晶提纯、高纯锗探测器表面钝化保护、高计数率数字化多道分析器以及无源效率刻度等关键技术,研制出高纯锗能谱仪系统样机。开展了高纯锗能谱仪在核燃料包壳破损在线监测、中高放射性废物桶核素源项无损检测和材料点缺陷特性分析示范应用研究。性能测试表明:85%探测效率的能谱仪的能量分辨率为1.98 keV(1.33 MeV伽马射线),峰康比好于61。     

无源效率刻度技术在γ谱分析中的应用

利用实验室无源效率刻度软件(LabSOCS)分析了样品形状、密度和成分对探测效率的影响,并计算给出了实验室γ谱仪探测效率与以上因子之间的关系.将LabSOCS计算的效率与标准体源刻度效率进行了比较,两者之间的相对偏差小于9%.对给定质量不同尺寸的圆柱状样品的γ探测效率进行了模拟计算,分析得到了砂土和空气样品的最佳几何尺...     

HPGe探测器对圆形面源探测效率的研究

实验刻度了GEM60P4型高纯锗(High Purity Germanium,HPGe)探测器在H=250mm处对三种圆形面源(φ24 mm、φ80 mm和φ90 mm)的峰探测效率,结果表明,这三种源的效率基本一致。采用MCNP模拟了φ40–160mm内的圆形面源效率,研究了探测效率随样品直径的变化关系,并采用Geant4计算了圆形面源对同轴探测器的有效立体角。对φ90mm以上的样品源,探测效率随源直径的增大在逐渐减小,且高能γ射线效率减小程度较快,需采用标准源进行效率刻度。     

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。     

NaI(Tl)、Ge(Li)探测器对大圆柱体源的效率

本文介绍用蒙特卡洛方法,采用加权技巧计算 NaI(Tl)、Ge(Li)探测器对大体积圆柱形体源的效率。文中首先对计算方法作了简要叙述。然后介绍在 PDP11/34A 小型计算机上用蒙特卡洛方法计算了76×76mm NaI(Tl)晶体对76mm 直径的水圆柱体源的效率,在80—3000keV 能区,计算值与文献值在±1%内一致。对本实验室的一台 Ge(Li)探测器,分别计算了它对 NBS参考物质和水圆柱体源(源半径大于 Ge(Li)晶体半径)的效率,计算中对探测器 N 层和包装外壳等项因素作了修正。实验测定了点源的峰总比,得到 Ge(Li)探测器的峰效率。将 Ge(Li)探测器峰效率的计算值与用~(152)Eu、~(60)Co、~(137)Cs、U、U-Ra 和 Th 标准源测得的实验值进行了比较,在93—2614keV 能区,估计两者在±4%内一致。最后讨论了样品体积与探测下限的关系。     

国产无源效率刻度软件在HPGe γ谱仪上应用及评价

介绍了一款国产无源效率刻度软件的性能指标,以及用该软件对一套HPGe探测系统进行无源效率刻度应用情况。实验中,利用4个可溯源薄膜点源和2个可溯源的圆柱体体源对该探测系统进行有源效率刻度,并与使用国产无源效率刻度软件的刻度结果进行对比。比较发现,点源效率刻度上两者偏差为-0.08%~5.64%,体源效率刻度上两者偏差为3.95%~16.94%,均在可接受的范围内。实验表明:该软件用于HPGe探测系统进行效率刻度是可行的,可作为实验室γ能谱分析的辅助工具。     

无源效率刻度法解析辐射环境监测γ谱可行性评价

通过对高纯锗γ谱仪无源效率刻度法的准确性验证,为该方法在辐射环境监测中的应用提供依据。选用了辐射环境监测常用的五类不同介质的标准体源,使用国产无源效率刻度软件Gammacalib分别进行效率刻度,用P型HPGeγ谱仪进行测量,验证实验结果的相对偏差在14%以内。说明在探测器和样品表征准确的情况下,无源效率刻度法作为辐射环境监测中一种辅助的方法是可行的,且可以对与标准源形状和密度差异引入的误差加以修正。     

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。     

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。