基于蒙特卡罗方法的点源、体源全能峰效率计算方法研究

基于高纯锗探测器效率的积分表达式,通过理论计算全能峰线减弱系数,并结合γ光子在探测器内的不同路径长度,采用蒙特卡罗方法替代数值积分得到全能峰效率期望值。首先模拟验证了N型和P型两种高纯锗谱仪在点源距离探测器5 cm轴向位置处的全能峰效率,模拟结果和实验结果的偏差在±5.24%以内,证明了方法对点源全能峰效率计算的准确性;在点源基础上,通过效率传递方法对体源进行全能峰效率计算,通过树脂、二氧化硅、咖啡灰及气溶胶滤膜4种不同介质的标准源对本方法进行验证,除P型探测器低能端偏差较大外,其余能量的探测效率计算偏差均小于±6.67%。与全过程蒙特卡罗模拟方法相比,本方法不需要专业的建模程序和昂贵的商业软件,仅通过简单编程就可计算点源和体源的高纯锗探测器全能峰效率,对应急条件下的放射性定量分析有较大实际意义。

蒙特卡罗方法计算高纯锗探测器的全能峰效率

采用蒙特卡罗方法模拟计算高纯锗探测器的全能峰效率。通过计算值与实验结果的比较,反复调节计算模型中高纯锗晶体的尺寸,最终确定晶体长度、半径和死层厚度。结果表明,用此方法确定的晶体尺寸来模拟计算不同位置、能量在13.9～1 332 keV范围内的X、γ射线的全能峰效率,计算结果与实验结果的相对偏差在中高能区绝大部分处于±3%以内,低能区(<60 keV)在±6%以内。

用不同能量γ光子全能峰相对效率曲线和KCl测定^(24)Na活度方法的研究

研究了利用NaI(f 76 mm?6 mm)探测器不同能量光子的全能峰相对效率曲线和分析纯KCl测量水溶液中24Na活度的方法。所谓相对效率是指不同能量对某一能量全能峰计数效率的归一值。这种方法不需要用活度精确已知的任何核素的标准溶液进行刻度。相对效率曲线的建立是将不同能量 g 光子的相对效率与能量E的关系用最小二乘法拟合成一个函数f(E)=A+BE+CE2+DE3+UE4。这些 g 能量(以MeV为单位)包括56Mn的0.8468、1.8108、2.113,27Mg的0.8438、1.0144,82Br的1.0439、1.3175、1.4748,以及38Cl 的1.6422和2.1676。放射性核素都是利用一个约为130靏的252Cf中子源活化产生。本方法的原理可用于非24Na 其他放射性核素溶液的活度测量,并且更适合于Ge 探测器。当用Ge探测器时,仅用82Br的各种 g 光子能量就能确定全能峰相对效率曲线。

γ全能峰右高左低现象理论分析

用HPGeγ谱仪对高活度放射性样品进行测量时,在能谱中出现了全能峰右侧明显高于左侧的现象,为准确定量分析γ放射性核素带来困难。通过理论分析,详细解释了该现象产生的原因,实验验证了理论分析结论是正确的。分析结果表明,全能峰右侧高于左侧的现象主要由偶然符合效应引起,并且总体上全能峰左右两侧高度的比值随死时间增大先增后减,当死时间小于等于1.0%时,全能峰左右两侧高度近似相等,当死时间位于1.0%-4.0%时,峰左右高度比值随死时间而增大,当死时间位于4.0%-56%时,峰左右高度比值随死时间增加而减小。并通过实验结果与Lab SOCS计算结果对比,显示右高左低这种现象并不会对点源的能谱测量造成影响。

基于递推关系式的γ能谱全能峰基底扣减方法

为准确估计γ能谱全能峰下侧的基底计数,提出了基于递推关系式的基底扣减方法。首先利用蒙特卡罗模拟给出了单峰和重峰情况下基底的理论形态,然后对模拟中基底的形成过程进行数学抽象,得到相邻两道基底间的递推关系式。利用此关系式,结合边界条件,求解出最终的基底计算公式。实际应用显示,使用该公式于模拟的γ能谱,计算基底与理论基底吻合较好;使用该公式于实测γ能谱,扣减基底后的全能峰的拟合优度优于传统的线性基底扣减法。新的基底扣减方法在原理上更符合基底的形成机制,实际效果也较传统方法好。

高纯锗探测器全能峰效率的MC模拟

采用MC模拟高纯锗探头对轴向和边侧的点源全能峰效率,与实验测得的全能峰效率相比较发现二者存在较大的偏差。本工作通过不断调节晶体的半径、厚度和锗晶体外层铜支架厚度,获得了模拟计算的准确尺寸。结果表明:使用调整后的尺寸模拟计算的全能峰效率与实验效率在轴向方向的偏差在±5%以内,边侧方向在±6%以内,获得了较为准确的高纯锗探头物理模型。

半导体γ谱仪对环境样品全能峰效率的半经验公式刻度方法

本文报道了用半经验公式对φ5.3×5.7cm 高纯锗γ谱仪对环境样品的全能峰效率进行刻度的方法和结果。制备了以土壤、煤、矸石为介质的不同厚度的φ7.5cm 的圆柱形^(137)Cs、Ra-系和 Th-系标准参考源,对本方法进行了验证。本方法的结果与标准参考源的参考值基本上在7.1%以内符合。

干扰核素对便携式HPGeγ谱仪全能峰效率的影响

采用^(152)Eu点源作为干扰核素,模拟高本底复杂环境对^(57)Co、^(133)Ba低能核素全能峰效率的影响。用高、中、低能三种点源在距离便携式HPGeγ谱仪探头25 cm处,以不同次序叠加测量,分析所得全能峰效率与其单独放置时测量结果的相对偏差,并与固定式HPGeγ谱仪测量结果进行比较。结果显示:^(152)Eu点源对^(57)Co和^(133)Ba主要能量峰效率的影响量最大为7.1%,最小为1.3%;在三种特定叠加次序下,各能量峰效率的平均相对偏差均在4%以内。且与固定式HPGeγ谱仪测量结果一致。

标准椅全身计数器对不同年龄组均匀体模源全能峰效率的刻度

本文介绍了用标准液体源均匀充入聚氯乙烯制的体模,刻度标准椅全身计数器〔φ8″×4″(NaI)〕的方法和结果。分别就代表6个年龄组的体模,测定了标准椅全身计数器对5种能量(364,637,898,1460和1836keV)γ射线的全能峰效率;给出了全能峰效率与γ射线能量和被测对象体重的关系曲线。

圆柱型样品γ射线自吸收系数和全能峰效率的计算

本文介绍了圆柱型γ体源相对自吸收因子的确定和γ射线线吸收系数的计算方法，以及质量密度不同、高度不同的圆柱型样品的γ射线全能峰效率的确定程序。

用蒙特卡罗方法计算高纯锗探测器的全能峰效率

本文采用蒙特卡罗方法及通用程序MCNP-4C模拟了γ射线的全能峰效率,并阐述了蒙特卡罗模拟的基本思想.结果表明,蒙特卡罗模拟得到的全能峰效率与实验测量得到的全能峰效率具有完全相同的特征.

基于点源模拟法的体源全能峰符合效率实验研究

提出了一种利用符合技术降低本底来提高放射性监测仪器测量下限的方法。当放射源项寿命短且具有级联关系时,存在标准体源难以制备和本底计数过高的问题,针对这两个问题,探讨了一种基于点源模拟法的体源全能峰测量实验方法,该方法使用22Na来代替标准13N源项,测量了直径为290 mm、300 mm、350 mm、400 mm的体源全能峰符合探测效率,并用Geant4软件进行了符合效率模拟计算。结果对比发现,在9.2%的误差范围内,实验测量与模拟计算的结果保持一致,表明用该方法测量符合效率具有可行性、可信性,可应用于核电单位测量符合效率。

用γ能谱全能峰计数率测量辐射剂量率的方法研究

提出了通过γ能谱全能峰测量吸收剂量的方法,定义了全能峰角响应函数。采用蒙特卡罗方法计算了50 mm×50 mm NaI(Tl)探测器的平均角响应随射线能量的变化,用标准点源137Cs、60Co、152Eu、133Ba和参考辐射场137Cs、60Co、226Ra、241Am进行了实验验证。结果证明,在近似各向同性的条件下,对标准点源的测量结果与理论值相比误差小于2%,对参考辐射场的测量结果与电离室测量结果相差小于3%。该方法适合低能到高能的较宽能谱段剂量率测量,不仅能测出某种核素对总剂量率的贡献,且能同时分辨核素种类,无需实验刻度。

快速NaI全身计数器γ谱全能峰形函数的探讨

采用主高斯函数加高能尾、低能尾小高斯修正项共9个参数的经验函数可较好拟合γ谱的各全能峰,给出了相应的拟合参数及分析结果。考虑到NaI全身计数器要求γ谱分析快速可靠,在保证一定的准确度情况下,对该经验函数作了进一步的简化,忽略高能尾修正项,仅考虑低能尾修正项,并引入低能尾小高斯修正项的峰位和半高全宽分别与主高斯函数的峰位和半高全宽的相关关系。在γ谱分析软件中仅采用主高斯函数加低能尾小高斯修正项4个参数的经验函数。结果表明,对NaI全身计数器测得的57Co、137Cs、60Co和40K等所有全能峰拟合的解析型改进的优良指数AIFOM均小于0.01%,拟合优度达到优良。

MC法模拟符合选择核素全能峰

利用Geant4对含有锰元素的混合材料进行热中子活化模拟,并进行γ射线的探测。符合测量技术利用核素衰变的级联γ射线,对56Mn的特征γ射线进行选取。模拟采用^(56_Mn的846 keV特征射线作为门信号,对与846 keV相级联的特征γ射线进行选择,获取^(56)Mn符合γ谱,根据符合γ能谱验证Geat4软件能模拟^(56)Mn的级联衰变。

MC法模拟宽能型HPGeγ谱仪全能峰效率

采用MCNP法对宽能型HPGeγ谱仪的全能峰效率进行了模拟计算。以固体(SiO_(2))体源作为参考源,获得宽能型探测器晶体结构的优化参数。宽能型探测器直径和高度的变化对全能峰效率的影响程度与N型和P型探测器存在一定差别。液体体源和生物体源模拟全能峰效率与实验结果吻合得较好,偏差均在±6%以内;气溶胶滤膜体源和活性炭滤盒体源,低能全能峰效率最大偏差不超过9%。环境体源验证结果表明:宽能型探测器晶体优化参数的准确性和可靠性。

生物干样γ能谱测量中密度对全能峰效率的影响研究

目的研究γ能谱直接测量生物干样时全能峰效率随密度的变化关系。方法对GC3018型低本底高纯锗(HPGe)γ能谱仪配备的LabSOCS软件进行实测验证后,模拟计算各参数变化对效率的影响。结果对生物干样介质测量时,HPGeγ能谱仪全能峰效率随样品盒材料的密度及样品装样密度增加而呈指数递减。结论由变化关系的拟合函数可快速对不同质量实际样品的效率差别进行校正,从而满足核事故应急情况下生物样品中γ放射性核素快速检测的需求。

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HPGeγ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φ75mm×25mm的土壤样品的半径和高度数值积分计算可得到59.54、661.66、1173.2、1332.5keVγ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。

蒙特卡罗法计算γ谱仪的峰效率和峰总比

在以前工作的基础上，进一步用蒙特卡罗法计算了γ谱仪全能峰效率和峰总比。介绍了基本原理和主要公式，采用了加权技术，纠正了部分文献中有关公式的错误。计算程序适用于２０００ｋｅＶ以下γ射线。计算结果与文献和实验符合较好．

医疗场所空气中碘-131在线探测系统模拟设计

为了实现无富集条件下对碘-131的快速精准测量,提出了针对医疗场所空气中碘-131的γ、β联合测量方法。通过Geant4建立探测系统模型,模拟研究探测系统对碘-131释放的β粒子和γ射线进行探测,其中NaI探测器和塑料闪烁体探测器分别实现对γ射线和β射线的测量。模拟计算表明,探测系统获取的γ全能峰计数、β计数与碘-131浓度之间存在线性关系。系统可首先通过获取γ能谱分析碘-131特征峰实现碘-131识别,利用γ射线全能峰计数与β射线计数之间的线性关系确定β射线贡献是否仅来自于碘-131,然后利用β射线的高探测效率进行快速测量。模拟计算探测系统测量1 h,其双3英寸NaI探测器的探测效率为1.7%,其MDC可达到19.59 Bq/m^(3),其塑闪探测器的探测效率为36%,MDC为7.93 Bq/m^(3),均显著低于38.50 Bq/m^(3)。基于γ全能峰计数和β计数的联合计算公式计算的碘-131的浓度,相对误差≤0.6%。提出的探测系统充分利用了β射线探测效率高和γ能谱能量识别能力强的优点,通过γ能谱全能峰计数和β计数测量可实现碘-131浓度的快速准确测量。