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。     

食品样品密度差异对HPGe γ谱仪测量结果的影响

样品与标准源质量密度往往不一致。添加等量的放射性核素~(232)Th,制备6个密度梯次分布的食品样品,用高纯锗(HPGe)γ谱仪对~(232)Th子体各谱线分别进行能谱分析,用全能峰面积净计数率比计算样品的相对自吸收校正系数。再用无源效率刻度软件Gammaclib对这6个密度样品进行建模仿真,拟合出各谱线效率,用效率比计算样品的相对自吸收校正系数。两种方法结果表明,食品样品与标准源的密度差异会对实验结果产生影响,需要进行自吸收校正。     

伴生放射性铁矿中放射性核素的γ能谱测量影响因素研究

利用无源效率刻度软件Angle 3.0模拟分析了铁矿石组分、装样密度及装样高度对探测效率的影响,并用掺铁标准源进行了验证。结果表明,铁元素对低能区探测效率影响显著,在组分未知时,238U的测定采用1001 keV比63.3 keV好。装样时,装样高度保持一致。装样密度与探测效率呈线性关系,在样品与标准源密度不一致的情况下,可以通过密度修正计算效率。     

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...     

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。     

高效率低本底HPGer谱仪体源效率刻度和土壤样品分析

文章介绍了高效率低本底HPGe γ谱仪的水体源效率刻度和土壤样品的分析方法。用~(152)Eu,~(241)Am和~(60)Co混合水体标准源及一组单能γ射线水体标准源,测定了~(152)Eu和~(60)Co γ射线符合相加校正因子、土壤相对于水的样品自吸收校正因子及U,Th,Ra,K某些γ射线干扰的校正因子。用单能γ射线水体标准源和土壤标准源分别检验了体源效率刻度的准确性及土壤样品分析方法的可靠性。测量结果与参考值符合得很好。     

模拟放射性污染土壤样品中~(147)Pm的分离及液闪测量

本工作针对受乏燃料污染的环境土壤样品,研究了Pm的分离纯化方法,建立了~(147)Pm的分析流程,流程收率大于70%,对主要干扰核素的去污因子大于10~3。同时,通过~(147)Pm标准源对效率示踪法测量结果进行验证,测量值与推荐值相对偏差小于0.5%。将该方法应用于模拟样品分析,其结果与~(147)Nd测量推荐值的相对偏差小于2%。     

应用蒙特卡罗方法模拟HPGeγ谱仪的体源探测效率

采用蒙特卡罗方法模拟计算了HPGeγ谱仪对标准样品体源的全能峰探测效率;然后通过实验测量获得标准样品体源各特征能量γ光子的全能峰净计数,并结合模拟得到的全能峰探测效率计算出标准样品体源中天然放射性核素的比活度,计算结果与标称值的相对偏差在±3%以内,符合较好。     

HPGeγ谱仪点源效率与探测高度的相关性研究

采用标准源的14种特征能量(59.54～1 408.08 keV),对本实验室HPGeγ谱仪进行效率刻度,并在距探头不同的探测位置处,得到某一能量的探测效率,建立ε～H的拟合方程,相关指数R~2在0.99850～0.99998之间。利用该拟合方程,在距探头不同高度处测量未知~(134)Cs样品源和标准物质,结果表明:~(134)Cs源对其平均值的最大偏差分别4.25%和4.32%;对标准物质的测量平均最大偏差为3.7%,与参考值有较好的符合。     

点源效率函数确定大体积样品的HPGe探测器γ射线峰效率

利用HPGe g谱仪,用²⁴¹Am、¹³⁷Cs、⁶⁰Co混合点源分别测量样品在5个高度上、不同剖面、不同位置的全能峰效率,通过最小二乘拟合确定了点源峰效率函数的拟合参数,用该点源效率函数对f75 mm×25 mm的土壤样品的半径和高度数值积分计算可得到59.54、661.66、1 173.2、1 332.5 keV γ射线全能峰效率。将点源效率函数数值积分计算的体源全能峰效率与实测标准体源全能峰效率以及LabSOCS无源效率刻度结果进行比较,相对偏差在10%内符合,说明该点源效率函数参数确定方法是正确的。同时,该点源效率函数在计算任意几何形状的样品得到了应用,积分计算了球状样品的探测效率,并与LabSOCS无源效率刻度结果进行比较,两者相对偏差在10%内符合。     

γ谱无源效率刻度法检测进出境货物放射性

介绍了无源效率刻度在检测进出境货物放射性的应用,对无源效率刻度法样品化学组分、样品密度对效率的影响进行了研究,并用标准源法效率刻度进行了对比。结果表明:不同化学组分的样品在63.3 keV处的探测效率稍有差异,最大偏差为6.7%,针对货物分析的661.7 keV处的效率相对偏差低于1%。随着密度的增加,由于自吸收效应增强,效率随之降低,能量越低,效率降越低;针对货物分析的661.7 keV处,探测效率仅降低0.02%。实验测得:被检货物~(137)Cs活度浓度范围为(0.68～2.99)×104Bq·kg~(-1)。     

电制冷高纯锗探测器宽能区效率刻度

介绍电制冷高纯锗探测器在宽能区探测效率曲线刻度方法,提出并验证了在无低能标准源时可采用~(157)Gd冷中子瞬发γ源进行代替。实验中使用探测效率分段对数拟合及整体对数多项式拟合,对两种拟合方式进行对比,并使用~(152)Eu缓发源和~(157)Gd、~(35)Cl冷中子瞬发γ源能量相交区域进行拟合和误差计算。实验结果表示:整体拟合的计算相对简单,但分段拟合获得数据更为准确,相关性更好。无低能标准源可用时,使用~(157)Gd(n,γ)源效果更佳。     

HPGe γ谱仪体源的效率与源高度的相关性分析

本文主要介绍得到HPGe γ谱仪对同一直径的圆柱形体源的效率ε与体源高度H的拟合回归方程的方法、结果及其验证。用包含^137 Cs等10种核素、14个能量(59．5～1836．0keV)的效率刻度用特征γ射线的掺标水溶液，分别制成11个相同活度、相同直径(φ=70mm)、不同高度(5～55mm)的标准源，在本实验室ORTEC公司的P型HPGe γ谱上进行效率刻度；由对某一能量Ei得出11种不同高度源的效率εi，按二次多项式拟合，得到相应于各个能量的一组回归方程：εi=c0i cliH c2iH^2，相关指数^2在0．9954～0．9993之间。应用所得ε～H回归方程，对φ=70mm，高度分别为21、33、42和57mm的环境土样，测量^40K、^226Ra和^232Th的比活度，对其平均值的最大偏差分别为3．1％、3．9％和4．3％；对φ=70mm，高度在9～57mm的一些标准物质的测量结果，与参考值符合较好；表明ε-H拟合回归方程在相应的条件下是适用的。     

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。     

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。     

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。     

土壤样品总β放射性测量的计数效率校正研究

采用不同形态的ＫＣｌ、Ｕ、Ｔｈ和Ｒａ标准源作甄别阈－计数效率曲线,以校正用ＫＣｌ作标准源计算计数效率所引起的测量误差。实验结果表明,土壤样品总β测量的标准样品在选择矿粉样或加标准溶液样时,所得计数效率相同;用ＫＣｌ作标准源刻度环境土壤样品的总β计数效率,其效率校正因子Ｋ值为０．７７。     

氡子体探测效率的测定

在放射性测量中,应该用待测核素的标准源测定其探测效率,然而,氡子体短半衰期衰变的特点无法制备其标准源,国内外至今还是个有待解决的问题。本文详细介绍了现场抽取氡子体样品测定其效率的新方法。假定源与探测器距离为零射,探测器对各种能量α粒子的效率均相同,则根据放射性衰变规律,由对标准源的效率就能计算出氡子体的探测效率。本文首次提出了解决这一难题的好办法,并已在实际工作中得到广泛应用。     

无源效率刻度技术在土壤放射性活度检测中的应用

介绍了无源效率刻度技术在土壤放射性活度检测中的应用,包括应急监测时用于快速效率刻度和常规检测时用于相对自吸收校正。假设样品由等比例的原子数组成,而非按比例的分子组成,经无源效率刻度软件Gammacalib建模拟合计算得到效率值,由该效率计算的活度值与标准活度的平均偏差约为10%,偏差均在可接受范围内。实验表明:该无源效率刻度法可用于应急监测。     

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。