基于低本底高纯锗γ谱仪测量茶叶和烟草中^(210)Pb和^(40)K的比活度

茶叶和烟草中存在^(210)Pb和^(40)K等放射性核素,其放射性含量一直备受关注。本研究选择基于低本底高纯锗γ谱仪的γ能谱方法,并结合Geant4无源效率刻度技术,对典型的茶叶和烟草样本进行了^(210)Pb和^(40)K比活度测量。其中,低本底高纯锗γ谱仪由Canberra BEGe 5030高纯锗探测器和15 cm厚低本底钢+2 cm厚高纯无氧铜屏蔽室组成,在30~3 000 keV能量范围内,全谱计数率为1.98 s-1。基于以上实验设备,选择了4种茶叶和5种产地的香烟作为测量对象,测量结果显示,茶叶中^(210)Pb的比活度为8.15~49.67 Bq/kg,^(40)K的比活度为296.58~351.69 Bq/kg;烟草中^(210)Pb的比活度为21.74~31.16 Bq/kg,^(40)K的比活度为470.15~522.88 Bq/kg。根据样品中^(210)Pb的平均比活度估算,饮茶导致的^(210)Pb有效剂量应小于35.15μSv/a,吸烟导致的^(210)Pb有效剂量约为11.00μSv/a,饮茶和吸烟造成的相应核素的内照射剂量对人体健康的影响均较小。

高纯锗探测器实验的可视化数据分析系统

高纯锗(high-purity germanium,HPGe)探测器是γ放射性分析的重要设备之一。HPGe探测器实验对于核学科人才培养至关重要。基于兰州大学核科学与技术学院HPGe探测器本科生实验教学需求,开发了基于LabVIEW的可视化数据分析系统。系统以可视化的编程方式完成HPGe探测器的效率刻度和能量刻度,能够实现对实验数据的分析与处理及实验结果的可视化输出,具有活度测量和未知源判断两种功能。系统界面清晰简洁、操作方便,丰富了实验教学模式,有助于激发学生的学习兴趣,提升实验课堂教学效果。同时,该系统在中子活化分析、核素分析、环境辐射监测等方面也具有一定的应用价值。

高纯锗γ能谱法测量伴生放射性矿稀土酸熔渣^(238)U方法研究

为降低高纯锗(HPGe)γ谱仪测量稀土酸溶废渣^(238)U时基体自吸收效应产生的干扰,本文按比例将伴生放射性矿稀土酸熔渣样品与模拟土壤基体空白混合均匀,采用高纯锗(HPGe)γ谱仪对^(238)U子体^(234)Thγ射线(92.6keV)进行测量得到^(238)U放射性比活度。伴生放射性矿稀土酸熔渣样品与模拟土壤基体样品按比例为40g:260g与50g:250g时测量结果与电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和激光荧光法测量结果相符合,可知HPGeγ能谱法在伴生放射性矿稀土酸熔渣样品与模拟土壤基体样品按40g:260g与50g:250g比例混合时灵敏度最佳。本研究建立了HPGeγ能谱法测定伴生放射性矿稀土酸熔渣中^(238)U的测定方法,填补当前伴生放射性矿样品^(238)U测定方法的空白。

不同类型MC程序模拟高纯锗探测器效率差异性研究

利用MCNP、Geant4和Fluka三种MC程序分别对同一高纯锗的探测效率进行模拟,并将模拟效率与实验测量效率进行了对比。研究结果表明,γ射线的能量范围在0.2~1.0 MeV时,高纯锗探测器的Geant4模拟值与实测值符合更好;γ射线的能量范围在0~0.2 MeV和1.0~1.5 MeV时,MCNP模拟值与实测值符合更好;Fluka模拟值在目标能区内其模拟值偏差较大。该研究结果可为γ射线绝对测量中高纯锗探测器刻度提供更加精准的模拟工具参考。

高纯锗γ能谱仪在测定土壤中放射性核素中的应用

本次试验研究过程中测量的土壤样品总数为125个,在测量土壤样品核素物质成分过程中,选择运用放射性核素γ能谱分析技术方法,且在本次试验研究工作开展过程中,在实际运用的测量技术设备能量分辨率水平显著低于相关职能部门配置的测量技术设备条件下,实际获取的测量数据结果,依然能够与所在地区相关职能部门监测发布的土壤环境放射性核素物质含量水平数据调查结果,彼此保持充分一致性,客观上证实本次试验研究工作开展过程中运用的方法具备充分可行性,以及具体选择运用的测量仪器设备具备准确性。本次试验研究工作开展过程中获取的结果证实,高纯锗γ能谱仪设备能够支持准确完成针对土壤样品中铀元素核素物质,以及镭元素核素物质含量的测量技术过程,且其实际获取的测量数据结果准确性,明显高于常规化学测量技术方法。

高纯锗多晶材料区熔速度优化的数值模拟

为提高探测器级高纯锗多晶材料的制备效率,开展对锗材料多次区熔过程的参数优化的数值模拟.利用分凝原理对高纯锗多晶材料制备的区熔过程进行数值模拟,针对杂质分凝系数小于1的情况,比较了不同区熔速度下,单次和多次区熔的提纯效果.结果表明,虽然速度越慢单次区熔效果越好,但对多次区熔的累计效果要采用相对快速多次的方法,以实现相同提纯效果下总时间最短,即多次累计的区熔效率最高.给出了区熔速度的优化方法,以指导实验提高区熔效率.

高分辨率高纯锗(HPGe)γ谱仪

本文介绍新研制成功的高分辨率7谱仪系统.系统由高纯锗(HPGe)同轴探测器装置(带电荷灵敏前置放大器)、门控积分型谱仪放大器、8192道双向滑尺逐次逼近法谱仪 ADC、8192道多道缓存(MCB)等新部件组成。其中定型了两种型号: 通用 HPGeγ谱仪 GPY-1型和高分辨 HPGeγ谱仪 GPY-2型.两种系统都具有优异的能量分辨率和长时间工作稳定性。

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1.98keV(1.33 MeV伽马射线),峰康比好于61。

高纯锗单晶的制备与位错密度分析

高纯锗探测器在辐射探测领域具有重要地位.经过区熔提纯和单晶生长2个阶段,成功制备了纯度为13N、位错密度介于100~10000 cm^(-2)之间的高纯锗.其中,区熔实验使用自制水平区熔炉,在高纯氢气环境下,通过20~50次区熔以达到提纯要求.单晶生长采用直拉法,在高纯氢气环境下,沿[100]晶向生长,单晶有效长度>50 mm,有效直径>30 mm.采用浸蚀法测量位错密度,利用酸性腐蚀液腐蚀锗单晶片(100)晶面,读取位错腐蚀坑数量.结果显示,距单晶棒头部25、50和72 mm处的位错密度分别为2537、3425和4075 cm^(-2),表明在晶锭头部72 mm前,位错密度满足高纯锗探测器制备的要求.研究可为高纯锗单晶的制备提供参考.

低比度测量高纯锗能谱仪的一种效率刻度方法

介绍对本实验室用于低水平放射性比活度测量的高纯锗能谱仪作效率刻度的方法，即先用１５２Ｅｕ点源作相对效率刻度，然后用一个体标准源把相对效率刻度曲线转换成绝对效率曲线．实验证明，只要点源与探测器有足够的距离则可避免符合相加修正．

高纯锗探测器探测效率的MCNP模拟

利用同轴型高纯锗(HPGe)探测器测量152Eu和133Ba在15cm处的探测效率,调节探测器死层厚度和冷指尺寸,利用Monte Carlo方法对同轴型HPGe探测器的全能峰效率进行模拟计算,并将计算效率与实验效率进行比较.结果表明,当HPGe探测器的死层厚度为0.22cm,冷指半径和长度分别为0.301cm和1.00cm时,模拟效率与实验效率相符。

高纯锗γ谱仪对环境样品探测效率的模拟计算

作者利用蒙特卡罗方法 ,模拟计算了高纯锗γ谱仪对环境样品探测效率与γ射线能量、样品介质成份、密度及几何高度的关系 ,并与实验结果进行了比较 .结果表明 ,蒙特卡罗计算方法是进行高纯锗γ谱仪效率刻度的一种方便。

蒙特卡罗方法计算用于低能光子测量的高纯锗探测器的效率

在内照射活体测量中,为了用蒙特卡罗方法计算探测器对光子尤其是低能光子的探测效率,需要对探测器准确建模。通过使用蒙特卡罗模拟计算和实验测量相结合的方法来准确确定低能光子高纯锗探测器晶体的死层厚度、半径和长度;结果表明使用此方法确定的晶体尺寸来模拟计算探测器效率,在17.5～662keV光子能量范围内,低能光子高纯锗探测器探测效率的模拟计算结果与实验结果比较,相对偏差平均小于1.0%,最大为3.2%。

高纯锗探测器探测效率研究

利用系列标准γ射线源对高纯锗探测器的探测效率进行了各种测量,与蒙特卡罗计算程序相结合,对于高纯锗探测效率进行了分析和讨论。计算效率与测量效率在4％以内吻合。在一定探测距离条件下面源与点源的探测效率在1％以内吻合,而且面源的自吸收可以用平行束在材料中的自吸收来计算;当面源靠近探测器时,由于γ射线的倾斜入射,这种方法就不适用了,需要用蒙特卡罗方法进行自吸收较正。

高纯锗探测器的效率曲线和符合因子计算

利用多能量γ射线源^(152)Eu和^(133)Ba测得高纯锗探测器在20 cm处的效率刻度曲线,结合单能量γ射线源^(241)Am和^(137)Cs获得的距离递推关系,得到高纯锗探测器在2 cm处无符合效应的效率刻度曲线。与MCNP模拟计算结果比较,获得^(60)Co在2 cm处的符合相加修正因子。

高纯锗探测器的效率刻度

探测效率是高纯锗谱仪的重要性能指标,探测器的效率刻度具有重要的意义。针对新购置的高纯锗谱议,采用多线法和距离变换相结合的实验方法,刻度了高纯锗探测器在不同源距下的全能峰效率曲线,并利用厂家提供的探头结构尺寸,采用MCNP5程序模拟计算了该探测器对不同能量γ射线的全能峰效率。将模拟计算效率和实验效率进行对比,模拟计算的全能峰效率和实验测定的全能峰效率具有一定偏差,经分析偏差主要原因是探测器内部结构尺寸不够精确,通过调节死层厚度和冷指尺寸,使得模拟计算效率和实验效率很好符合。

基于高纯锗探测器的核电厂一回路系统辐射源项就地γ谱测量

针对核电厂一回路系统管道内壁沉积的腐蚀活化产物,开展γ辐射源项就地测量技术研究。基于高纯锗探测器开发了辐射源项就地测量系统(Sterm-HPGe),利用蒙特卡罗软件进行了无源效率刻度,并开展了实验室效率验证工作。在300~1 408 ke V能量范围内,HPGe探测器在无准直器屏蔽和有准直器屏蔽情况下,点源全能峰效率计算值与测量值的相对偏差分别在±5%和±10%以内。测量系统在我国压水堆核电厂进行了现场应用,能够较准确地测量出管道内60Co、58Co、110mAg等典型沉积核素的源项活度,管道表面剂量率的计算值与测量值的相对偏差一般在±40%以内。

高纯锗γ谱仪对放射性标准土壤的探测效率刻度

通过测量放在样品盒内压实后8个不同高度的土壤标准物质,得到高纯锗γ谱仪的γ射线能量效率曲线,并用蒙特卡罗程序MCNP 4C进行相应计算。结果表明,实际测量值与蒙特卡罗方法计算值符合得较好。

样品厚度对高纯锗γ谱仪探测效率的影响

通过对不同厚度样品的γ射线测量,得出波谱峰面积与样品厚度的关系,并通过相对测量和效率刻度测量方法,计算不同厚度样品在46.5、351.9、477.6、661.7 keV能量下的探测效率。探测效率随样品厚度的变化较大,不同厚度样品的4种探测效率最大值平均为最小值的2.6倍。实验结果显示:探测效率随样品厚度增加而逐渐减小,呈现对数关系。随着能量的增加,对数关系减弱,线性关系增强。

高纯锗γ谱仪监测进出口水产品核污染的应用研究

【目的】建立并应用高纯锗γ谱仪监测水产品中放射性核素的方法对山东口岸进出口水产品核污染情况进行监测,及时判断日本福岛核泄漏事故对我国进出口水产品质量安全产生的影响。【方法】样品经洗净、晾干,取其可食部分进行烘干、粉碎、装样预处理,用高纯锗γ谱仪进行放射性核素检测;然后随机选取3种137Cs阳性样品,制成3组平行样品进行测量,分别在0.5、1、2、4、6、8、12、18、36 h时保存图谱,用DSA-1000数字化谱仪进行解谱,用Genie 2000谱分析软件对所得图谱进行数据分析,得到不同时间内样品中各监测核素的比活度。【结果】测量时间<6 h时,随着测量时间延长,检测结果呈缓慢的递增趋势;检测时间>8 h后检测结果趋于稳定。在所检测的1127份样品中,放射性核素的检出率8.9%,涉及的放射性核素主要有134Cs、137Cs和110 mAg,其检出率分别为6.21%、5.15%和2.75%;137Cs的最高比活度为27.8 Bq/kg,134Cs的最高比活度为16.7 Bq/kg,所检测阳性样品中134Cs、137Cs、110 mAg的比活度远低于各国限量标准。【结论】高纯锗γ谱仪监测水产品核污染的检测时间以6～8 h为宜;日本福岛核泄漏事故后我国的进出口水产品尚未出现重大核污染现象,但仍需继续进行监测。