圆柱体源自吸收修正的数值计算方法研究

在对放射性样品进行定量分析时,样品的自吸收效应会导致测量结果出现偏差。分析了应用较为广泛的简化计算模型算法的适用范围及缺陷,提出了一种基于理论分析和数值积分的圆柱形体源自吸收修正模型。通过对体源和探测器的精确建模,综合分析γ射线的空间立体角范围、在体源中的线衰减系数和总穿透路径,采用数值积分的方法求得了体源自吸收修正因子。计算了两个典型放射性核素131I和137Cs特征γ射线在不同尺寸探测器下的自吸收修正因子,与蒙特卡洛模拟结果进行对比,最大相对偏差不超过2%,得到了良好的一致性。最后,通过控制变量的方法使用该模型分析了体源自吸收效应的影响因素及修正方法,并重点分析了探测器尺寸对体源自吸收修正的影响。

γ射线自吸收修正因子精确计算方法研究

对具有一定几何尺寸的样品进行γ谱分析时,样品自身对γ射线的吸收影响对核素含量的精确测量。本文在对比国内外关于自吸收修正因子计算方法的基础上,分析了被广泛采用的简化计算模型存在的问题及对修正结果的影响。基于混合蒙特卡罗模拟的思想,提出了自吸收修正因子的精确计算模型,并使用FORTRAN程序进行了随机抽样和积分计算,得到精确的自吸收修正因子。通过加标样品及不同质量标准源的对比测量,将精确计算模型与简化计算模型和无源效率校准软件计算结果进行了对比分析。结果表明,简化计算模型过高评估了自吸收干扰,而精确计算模型计算结果与实验测量结果及无源效率校准软件计算结果具有较好的一致性,相对偏差不大于5%。最后针对核电厂周围环境中主要关注的γ核素,使用精确计算模型得到了不同γ核素在土壤中的自吸收修正因子。

体源样品γ自吸收修正因子的蒙卡方法研究

采用相对法测量环境辐射样品的γ能谱时,待测样品与标准样品对γ射线的自吸收程度差异会导致测量结果不准确,需对待测样品进行自吸收修正。本文通过点源试验方法得到HPGe探测器晶体的实际结构参数,在此基础上使用蒙特卡罗方法寻找体源自吸收率与同能量外置点源透射率间的函数关系。该方法综合考虑了体源基质成份和密度对自吸收修正因子的影响,可用于计算复杂基质体源样品的自吸收修正因子。

环境样品γ射线自吸收修正因子与样品质量的相关性

本文探讨高纯锗 (HPGe)γ谱测量环境样品时γ射线自吸收修正因子与样品质量之间的相关性。采用装于相同规格样品盒的 8个不同质量的环境样品 (海洋沉积物 )和 1个标淮源基质材料 (2 90g) ,将一块发射多个γ射线的标准点源 (152 Eu +137Cs)放置在准直器上 ,用HPGeγ谱仪对不同能量γ射线测量 8种不同质量的样品相对于标准源基质材料的自吸收修正因子F。将自吸收修正因子F与样品质量m进行回归分析 ,得到F m直线回归方程 ,用此方法得到的修正因子对测量的IAEA标准参考物质样品的活度进行修正 。

一台HPGe γ谱仪效率源自吸收修正函数的测定

目的测定一台HPGeγ谱仪效率的源自吸收修正函数。方法混合标准源由241Am、109Cd、152EU、137Cs、54Mn和60Co 6种核素组成,其介质密度分别为0.3、0.6、0.8、1.0、1.3、1.6、1.8和2.0/g/cm3。测量不同能量不同密度下γ射线的探测效率并进行S拟合。结果给出了源自吸收效率修正解析函数。结论利用给出的源自吸收修正函数可以计算59.5keV～1408keV的能量范围和0.3g/cm3～2.0g/cm3密度范围内任一源密度及γ能量的全能峰探测效率。

铀样品自吸收修正因子与样品质量的相关性

探讨了中子活化法检测燃料棒235U富集度均匀性过程中,不同丰度铀样品γ射线自吸收修正因子与样品质量之间的相关性。采用装于相同规格样品盒的不同丰度和质量的铀样品,将一块发射多个γ射线的标准点源(152Eu+137Cs)放置在准直器上,用HPGeγ谱仪测量样品不同能量γ射线的自吸收修正因子F。将自吸收修正因子F与样品质量m进行回归分析,得到F-m直线回归方程,用此方法得到的修正因子对中子活化分析测量模拟样品丰度时的活度进行修正,分析结果与质谱法分析结果之间的偏差小于1‰。

基底标准吸收修正X射线衍射法测定自行车车闸闸皮中的低含量石棉

采用基底标准吸收修正X射线衍射分析方法测定了自行车车闸闸皮中的温石棉、铁石棉及青石棉3种石棉的含量；对试样的初步破碎、过滤滤膜的选择以及旋转试样台转速的选择等进行了研究。结果表明：温石棉、青石棉和铁石棉的最低定量限分别为0．054％，0．045％和0．057％，实现了低含量（0．1％～1％）石棉的定量测定。

造钚率实验中γ射线自吸收修正研究

造钚率实验研究中需要测量贫化铀活化片发射的277.6 keVγ射线,活化片对此γ射线具有一定自吸收作用,需要对其进行修正。用面源法和体源法开展了自吸收理论的蒙德卡罗模拟计算,结果显示:探测距离为9 cm时,两种方法的偏差小于1.3%。用243Am面源、贫化铀活化片和HPGe探测器开展了277.6 keVγ射线自吸收实验研究,得到了不同厚度贫化铀活化片对277.6 keVγ射线自吸因子,实验结果与理论模拟偏差小于2.5%。

任意几何形状源的γ射线自吸收修正

利用数值模拟的方法对各种不同模型进行了大量计算,研究了在一般几何条件下,核材料自吸收修正曲线的规律。结果证明核材料自吸收修正曲线与源区几何形状及大小无关。这一结论对许多实际问题很有意义并为进一步分析测量数据提供了依据。最后,应用这一自吸收修正形式进行了简单的核素分析。

^(133)Ba活性炭滤盒自吸收修正方法研究

为了^(133)Ba滤盒体源活度的准确定值以及提高对碘监测仪探测效率刻度的准确性,本研究采用粒径为20～40目,堆积密度为0.47 g/cm^3的优质椰壳活性炭,对体源不同活性炭层厚度的自吸收修正进行研究。使用MCNP蒙卡模拟程序,计算面源在不同活性炭层厚度t下的探测效率ε_t,以及无填充介质时的探测效率ε_0,建立随活性炭层厚度变化的自吸收修正曲线F(t),并通过实验验证模拟计算结果的有效性。通过模拟计算与实验,得到了面源在不同活性炭层厚度下的活性炭自吸收修正因子F(t),结果表明,模拟计算与实验结果相差在1%左右符合。对于^(133)Ba的356 keVγ能点,得出滤盒中活性炭的自吸收修正因子F(t),给出了活性炭滤盒体源自吸收修正的技术方法,并采用自吸收修正因子F(t)对自制的^(133)Ba活性炭滤盒体源的自吸收修正进行了理论计算,与实验测量结果比较,两者在2%以内符合,可利用实验得到的自吸收修正曲线F(t)进行活性炭滤盒体源的自吸收修正。

γ能谱固体样品的自吸收修正研究

在辐射环境质量测量或者应急测量中,不同样品的介质组成差别很大,而实验室标准源是有限的,为了提高待测样品的分析准确性,对样品进行自吸收修正是十分必要的。采用4种不同的自吸收修正方法对含有不同核素的土壤样品进行实验测试分析,结果表明:蒙特卡罗抽样自吸收修正方法最接近样品内射线近距离入射探测器的实际情况,所以该方法可作为低能核素自吸收的精确修正;如果样品内介质组成未知,可用平均有效长度修正法对中高能段的待测核素进行自吸收修正,但低能核素的相对偏差较大;垂直入射修正法和点探测器修正法也适用于中高能段的自吸收修正,这两种方法对低能核素的自吸收修正结果优于平均有效长度法,与真值的相对偏差在±8%以内。

X射线衍射基底标准吸收修正法测定氧化铁皮中石棉含量

针对国内没有氧化铁皮中石棉检测方法的现状,用异丙醇分散试样,抽滤至玻璃纤维滤膜上,采用X射线衍射基底标准吸收修正法,建立了氧化铁皮中温石棉、青石棉及铁石棉含量的测定方法。温石棉、青石棉及铁石棉检测方法的校准曲线线性良好,检出限分别为0.004 5%、0.002 3%和0.000 65%,测定下限分别为0.014%、0.006 9%和0.002 0%。对制备得到的石棉质量分数为0.20%的氧化铁皮试样进行分析,各石棉测定结果的相对标准偏差（RSD,n=10）均小于8%。用氧化铁皮样品进行验证,石棉含量的测定结果与参考值相符。实验方法能满足氧化铁皮中微量石棉（质量分数范围为0.10%～0.50%）的检测。

标准源-LabSOCS相结合的γ能谱自吸收修正研究

提出一种以有源和无源效率刻度相结合的γ能谱自吸收修正方法,并用密度、高度和基质存在显著差异的三组标准源进行了验证.实验结果表明,未进行自吸收修正时,测量结果与标准值相对偏差在-38%~20%之间;修正后相对偏差减少为-1.8%~5.4%,验证了方法的准确性.

放射性活度测量中HPGeγ谱仪自吸收修正的研究

目的为进一步研究相同几何参数下,不同样品密度对HPGeγ谱仪放射性活度测量结果的影响,建立自吸收修正函数曲线,为HPGeγ谱仪在放射性活度测量中的自吸收修正提供参考。方法制备10种密度不同的环境样品,分成2组后,1组加入1 g标准钍粉末,另1组加入1 g标准铀镭平衡粉末,混合均匀后封装。对实验所测量的能谱进行分析,用最小二乘法对不同密度样品的计数率进行二次函数拟合,得出自吸收系数。使用无源效率刻度软件模拟不同密度样品的探测效率,通过探测效率计算自吸收系数。对2种方法得出的结果进行分析比较。结果用实验测量和无源效率刻度2种方法得到的自吸收系数,拟合获得232Th子体核素和226Ra子体核素不同能量峰的自吸收系数与样品密度的关系曲线。自吸收系数实验值与模拟值变化趋势大致相同,^(232)Thγ射线各能量点的自吸收系数相对误差最大值为6.99%,^(226)Raγ射线各能量点的自吸收系数相对误差最大值为8.51%。自吸收系数实验值与无效源刻度模拟值之间的相对误差不超过10%。结论在密度相同的情况下,自吸收效应对低能区的影响比高能区大。2种方法建立的自吸收修正曲线相对误差较小,规律一致,在日常测量中可以采用这2条曲线对样品自吸收进行修正。

HPGe谱仪效率源自吸收的两种修正函数

采用实验法在59.5keV～1408keV的能区和0.3g/cm^3～2.0g/cm^3的密度范围内,测定一台HPGeγ谱仪效率的源自吸收修正函数,比较了多项式拟合和S拟合两种形式的源自吸收效率修正函数。结果表明:S拟合优于多项式拟合,利用给出的修正函数可以求得在实验刻度范围内任一源密度及γ能量的全能峰探测效率。

自吸收修正系数对LED灯具光通量的影响

为精确测量LED灯具的光通量,建立了积分球+高精度快速光谱辐射计测量光通量的模型,阐述积分球原理,自吸收修正系数的测量步骤和推导过程。选取一只标称功率为9W的普通照明用自镇流LED灯进行试验。试验结果表明,自吸收修正系数对LED灯具光通量测量结果影响较大,光通量与自吸收修正系数成正相关的关系。

圆柱样品自吸收对HPGeγ谱仪测量结果的影响与修正

目的分析不同密度样品自吸收效应对HPGeγ谱仪测量结果的影响,探讨HPGeγ谱仪测量圆柱样品自吸收的修正方法。方法用HPGeγ谱仪对十种密度不同的样品进行测量,样品中加入了国家标准物质钍粉末、铀镭平衡粉末,分析样品谱中232Th和226Ra的γ射线能量点,根据活度公式计算出相对自吸收因子F相对,拟合圆柱样品密度与相对自吸收系数的修正曲线,用已知物质的γ射线质量衰减系数计算自吸收系数,验证所拟合自吸收曲线的准确性。结果加钍样品γ射线计数率238.6 keV(t=-2.128)、338.7 keV(t=-2.002)、583.1 keV(t=-2.086)和911.2 keV(t=-2.165)能量点的均值与铝粉差异均无统计学意义(P>0.05),加镭样品γ射线计数率295.2 keV(t=-1.541)、351.9 keV(t=-1.557)、609.3 keV(t=-1.498)和1120.3 keV(t=-1.688)能量点的均值与铝粉差异均无统计学意义(P>0.05);圆柱样品与刻度源密度存在差异时,密度相差越大,相对自吸收系数偏离越大;相对自吸收系数随着γ射线能量的增加而减小;公式计算与实验测量所得能量点相对自吸收系数偏差均在10%以内。结论当样品与刻度源之间存在密度差异时,需要对样品进行自吸收修正;在密度相同的情况下,自吸收效应对低能区的影响比高能区大,实验测量较公式计算结果真实可靠,本次拟合的圆柱形样品自吸收修正曲线可用于实验室日常测量修正。

截断磁等离子体三维M-NPML吸收边界条件

研究三维截断磁化等离子体介质新型完全匹配层(NPML)吸收边界条件(ABC),提出应用于截断色散介质修正的M-NPML,该方法根据NPML坐标变换原理,对麦克斯韦方程中对空间偏导的变量进行坐标拉伸,得到在NPML吸收边界中修正的麦克斯韦方程组.该吸收边界只把对空间偏导的变量进行坐标拉伸,操作简单,避免了PML方法在截断普通介质时采用复杂的场分裂形式,同时比单轴各向异性完全匹配层(UPML)吸收边界截断磁化等离子体介质更加简单,编程复杂度大大降低.算例仿真结果与解析解相符,证实了该算法的有效性.

基于短波红外波段吸收技术的CO2垂直柱浓度地基遥测反演方法研究

温室气体引起的全球变暖、气候变化等问题已成为国际关注的热点,其中CO_2是重要的温室气体之一,CO_2的监测与控制已经成为各国关注的重点。结合CO_2在1.6μm处的光谱吸收结构,利用加权函数修正的差分吸收光谱技术(weighted function modified difference absorption spectroscopy,WFM-DOAS)研究大气中CO_2垂直柱浓度的反演方法。利用大气辐射传输模型仿真研究了不同参数对加权函数(weighted function,WF)计算灵敏度的影响,分别对观测高度、太阳天顶角、太阳方位角、地表反照率、光谱分辨率等参数对CO_2WF系数的影响进行了详细的计算分析。并以一整天测量的太阳光为例,对仪器的性能、CO_2的垂直柱浓度及干扰气体CH_4及H_2O的垂直柱浓度进行了分析,初步分析得到的反演误差优于1%。

微量石棉的X射线衍射定量检测

微量（质量分数低至0.1%）石棉的定量分析是一世界性难题。研究了自行车、电动车车闸等摩擦材料中石棉含量为0.1%~5.0%（质量分数）的X射线衍射定量分析方法。对含有微量石棉的样品通过X射线衍射的基底吸收修正法,求出定量分析试样中的石棉含量,计算出石棉的比例。研究成果对支持我国自行车、电动车等产品出口日本的工作具有现实意义。