基于NaI(Tl)伽马谱仪的反演分析法在海水放射性探测中的应用

伴随着核能的快速发展和应用,海洋放射性环境安全监测受到了越来越多的关注。因具有成本低、功耗低、探测效率高等优点,NaI(Tl)伽马谱仪成为海洋放射性自动连续监测主要应用的仪器。但是,该谱仪探测分辨能力尚存在不足,导致核素甄别和定量检测存在困难。为了解决该困难,本研究采用理论计算、仿真模拟和实验测量等技术手段,开展基于反演分析的海水伽马能谱处理分析方法研究。研究结果表明:仿真实验中经过反演分析法计算的重构谱线的分辨率得到大幅改善,与仿真能谱中核素的道址和活度的参考值相比,重构谱线的^(134)Cs、^137Cs、^(60)Co和^(40)K核素峰的道址误差在2道以内,活度计算误差在4%以内。在位于青岛的海洋科学实验站进行的海水现场实验结果表明反演分析法对_(40)K核素的活度分析结果为1.218×10^(4) Bq·m^(-3)。该方法能够有效解决NaI(Tl)伽马谱仪探测分辨能力不足的问题,实现准确的海水放射性核素分析。

一套用于现场视察的车载NaI(Tl)_γ谱仪系统的研制

研制了移动式车载NaI(Tl)γ谱仪扫描测量系统,主要用于快速甄别地面及空气中的人工放射性异常。系统主要由大体积NaI(Tl)探测器阵列、数字多道、GPS、电子学柜及越野车组成。系统研制中,以MC计算和实验数据为依据,选择订制了满足需要的探测器;以40K 1 461 keV能峰为稳定参考峰,实时校准峰位,解决了系统谱漂移问题;用抽样率转换方法实现了两个探测器能谱的合成;采用基于噪声调整的奇异值分解法(NASVD)实现能谱降噪、本底剥离与放射性异常甄别;采用实时读取与删除多道数据、在计算机缓存中处理数据后再备份的方法,实现了对不允许测量核素的能窗屏蔽功能;基于C#编写测控软件,实现了谱获取、储存与处理、扫描轨迹记录与显示等功能。系统适用于禁核试核查现场视察与大区域放射性污染场址污染治理,还可应用于一般环境放射性调查及核应急等工作。

野外就地测量便携式NaI(Tl)γ谱仪的初步标定及花岗岩标定台的建立

高效率低分辨率的便携式NaI(T1)γ谱仪野外就地测量是释光、电子自旋共振测年中环境剂量率测量的重要方法之一,其标定是一项重要的基础性工作。我们利用英国牛津大学的混凝土标定台对本实验室的ORTEC MicroNomad型NaI(T1)γ谱仪进行了标定,初步建立了几何形状、材料成分和密度与野外测量条件相似的NaI(T1)γ谱仪花岗岩标定台,并通过不同方法测量得到了本标定台的放射性元素含量。

基于傅里叶变换的NaI(Tl)仪器谱散射本底估计方法

有效地估计NaI(Tl)仪器谱的散射本底可提高仪器的分析精度。本文提出了一种基于傅里叶变换的散射本底估计方法。通过在模拟谱线和实测NaI(Tl)仪器谱上的应用,表明该方法适用于NaI(Tl)仪器谱数据处理,能自主、有效估计散射本底。

基于极大似然估计的NaI(Tl)晶体仪器谱解析方法研究

若能量分辨率不足、对核素的识别能力较差,就需解析仪器谱。本文采用极大似然估计法,对NaI(Tl)探测的仪器谱进行解析。通过对合成谱线的解析,结果表明,该方法可以有效地分解能量差2/3 FHWM重叠峰。将该方法应用到野外γ能谱仪的标定中,在混合模型上的检验结果表明,采用极大似然估计法进行能谱解析,建立含量和净峰面积之间的正比关系,可有效提高野外γ能谱仪对U、Th、K测量精度。

车载式NaI(Tl)大晶体组的多道谱仪

文章介绍车载式NaI(Tl)大晶体组的γ多道谱仪,该谱仪选用2个10cm×10cm×40cmNaI(Tl)方晶体探头,采用高速ADC集成芯片、USB微控制器等先进技术,具有实时、灵敏度高、识别核素的特点,可用于搜寻失控放射性源、核与辐射突发事件中的快速探察和应急监测、环境辐射调查等工作。

低温对NaI(Tl)探测器的性能影响研究

本研究详细测试了在-40~20℃温度变化下,NaI(Tl)探测器对^(60)Co的能谱响应的峰位移和能量分辨率的变化,以及探测器输出脉冲信号的性能参数的变化。在从20℃下降至0℃的过程中,能谱呈现向右的漂移,随后从0℃继续下降时,表现为向左漂移。在-20~20℃的范围内,^(60)Co能谱的1.33MeV峰位偏移量较小,不超过3.2%。然而,当温度低于-20℃时,峰位明显向左移动,在-40℃时,偏移量最大,达到24.86%。与此同时,温度下降导致NaI(Tl)探测器的能谱能量分辨率变差,从20℃下降至-40℃,^(60)Co能谱的1.33MeV峰的能量分辨率从5.20%上升至8.67%。此外,输出脉冲的脉宽随温度下降呈现逐渐增加的趋势,探测器的计数率上限随着温度下降逐渐降低。最后通过采用相对峰位校正的方法,成功对低温下的温度漂移进行了校正,确保了在不同温度下γ射线特征峰位置的一致性。这些研究结果对于提升NaI(Tl)探测器在低温环境中的性能和应用具有重要意义。

NaI(Tl)闪烁谱仪谱漂移原因分析

在论述NaI(Tl)闪烁谱仪系统的基础上,对NaI(Tl)闪烁谱仪的谱漂移产生机理进行了理论分析,并在理论分析基础上从测量和稳谱的角度对引起谱漂移因素进行了分类,以利于获得稳谱的方法及减小谱仪谱漂移产生的技术途径,并提出了对于非线性谱漂移的稳谱方案.

半导体制冷技术应用于NaI(Tl)伽马能谱仪恒温稳谱方法初探

针对NaI(Tl)伽马能谱仪使用中受环境温度变化而产生谱漂移的问题,初步探讨了一种基于半导体制冷技术,可应用于NaI(Tl)伽马能谱仪的恒温稳谱方法,并建立了试验系统,使仪器的校准、测量可在同一温度下完成。相对目前依靠室内空调系统恒温的方法,文中探讨的基于半导体制冷技术的恒温稳谱方法具有小型便捷、快速高效、灵活实用的优势。

基于Geant4的NaI(Tl)闪烁谱仪模拟

Geant4是一套用于精确模拟粒子在介质中输运过程的蒙特卡罗数值计算软件工具包.本工作基于该工具包,通过对一个NaI(Tl)闪烁谱仪进行实例模拟计算,得到了与实验测量所得能谱具有相同特征的结果,表明Geant4不仅能够用于高能物理模拟,同时也可以应用于核技术领域的其它方面.

采用NaI(Tl)γ谱仪对含铀矿体的直接铀定量方法

目前,采用NaI(Tl)探测器的铀矿γ总量测井不能直接获得铀含量,地面γ能谱测量可以直接得到镭组核素含量,在铀-镭不平衡的情况下并不能当作铀含量。NaI(Tl)谱仪不能获得含铀矿体的精细γ谱,其仪器谱也反映不出与铀含量直接相关的特征峰,采用NaI(Tl)探测器的γ能谱测量是否能直接获得铀含量,至今尚无研究。采用CR-320型便携式NaI(Tl)闪烁谱仪对系列含铀硬岩体模型进行测量,通过234mPa之1.001 MeV特征能量窗,并结合线性回归相对分析法直接计算铀含量,获得了良好应用效果,含铀500 ppm以上相对误差不超过10.0%,对其它主要核素定量误差低于9.5%。

便携式就地NaI(Tl)γ谱仪

介绍了一种便携式就地 Na I( Tl) γ谱仪 ,该系统可用于环境或核事故后就地 γ能谱的测量 ,给出了环境中放射性核素的组成及各自的质量活度 ( Bq/kg)或表面活度 ( Bq/cm2 )和地面 1m高度的周围吸收剂量率 ( Gy/h)

MC法刻度车载NaI(Tl)γ谱仪

介绍了车载NaI(Tl)闪烁探测器能谱系统的刻度方法。模拟计算的方法利用MCNP模拟软件,通过对实际测量模型的简化,建立了模拟计算的模型,通过实验刻度的方式对该模型进行了验证,结果表明误差在20%以内,可以利用该模型开展进一步的工作。

RisøNaIγ谱仪在不同类型沉积物中环境剂量率的应用研究

光释光测年被广泛的应用于地球科学和考古学等领域的年代学研究,而如何准确测量环境剂量率是光释光测年的关键问题之一。研究利用丹麦RisøNutech所提供的铀(U)、钍(Th)、钾(K)等标样,标定了实验室的RGS-19A型NaIγ谱仪。选择不同类型沉积物,进行了不同测量时间对实验结果的影响研究,结果显示随着测量时间增加,测量误差减小,在测量时间达到6 h就可满足其要求,可作为测试样品的固定测量时间;进一步对于岩性均一以及岩性不均一的36个地质样品开展了RisøNaIγ谱仪法与ICP-MS法,RisøNaIγ谱仪法与中子活化法测定环境剂量率的对比研究。研究结果表明,对于大部分样品两组不同方法测量结果在误差范围内基本一致(±1σ),NaIγ谱仪与ICP-MS法及中子活化法的剂量率平均之比为1.13±0.03(n=36)。说明研究仪器测量结果是可靠的,此仪器RisøNaIγ谱仪可以广泛应用于不同类型沉积物光释光测年的环境剂量率测量中。

G(E)函数用于NaI(Tl)谱仪的剂量计算分析

G(E)函数法是一种有效的谱-剂量转换方法,在该文中采用蒙卡模拟的方法分析了NaI(Tl)谱仪的G(E)函数,并通过相关实验对不同剂量环境时的G(E)函数计算值与剂量率仪测量值进行对比分析,分析结果表明,在低剂量时G(E)函数法域实际测量值的结果非常吻合(100 nSv/h左右)。实验结果同时表明剂量率的适用范围与谱仪本身性能有关。在一定的剂量率范围内,采用蒙卡方法计算G(E)函数并进行谱-剂量转换,其结果是可以接受的。使用NaI(Tl)谱仪在测量能谱的同时可以分析剂量。

降低NaI(Tl)γ谱仪探测限的技术探讨

核爆后其放射性元素种类复杂、量少,用NaI(Tl)γ谱仪监测时,多种核素峰重叠在能谱的散射区内难以识别,因此对谱仪的稳定性,能量分辨率,解谱技术以及最小可探测活度有很高的要求.本文通过实验和MCNP模拟,分析了对某NaI(Tl)γ谱仪探测限的影响因素以及降低探测限的措施,提出了通过屏蔽来降低本底,提高其最小可探测活度的方法,实验表明,通过选择合理的屏蔽尺寸,有效的降低了本底,提高了谱仪的低水平放射性监测能力.

NaI(Tl)闪烁谱仪峰总比的蒙特卡罗计算

简单分析 Na I(Tl)闪烁谱仪探测原理的基础上 ,运用蒙特卡罗程序 MCNP计算了该谱仪对不同能量点源的峰总比 (或光分数 ) ,并同实验结果做了对比 ,解释了计算结果比实验值偏高的原因。

NaI谱仪数字稳谱方法设计

通常野外环境下使用γ谱仪的工作温度范围为-20～50℃。NaI谱仪易受温度变化影响，当成形窄脉冲时尤为显著。本文设计的一种数字稳谱新方法可对每个脉冲进行实时幅度校正，在不增加系统复杂度的同时利用^137Cs参考源的两个特征峰进行实时稳谱。实验结果表明，在-20～50℃温度范围内，该方法可有效改善NaI谱仪的温度稳定性。

NaI(Tl)γ能谱分析中谱漂移的分时动态修正方法

作者为解决NaI(Tl)γ谱仪在测量过程中谱漂移对解谱的影响,提出了一种软件分时动态谱漂移修正方法,并用3组份点源进行了检验.结果表明,修正后用神经网络方法解谱的误差由4.6%减少到3.0%.

一种通过车载NaI(Tl)γ能谱甄别放射性异常的有效方法

基于噪声调整奇异值分解(NASVD)的第二奇异值对谱形变化的敏感性,及扫描测量相邻本底能谱间的相似性,建立了一种通过车载NaI(Tl)γ能谱甄别放射性异常的有效方法。用NASVD进行能谱降噪、异常甄别及本底谱重构和剥除,之后采用彩虹图法显示异常。该方法实现了对放射性异常的灵敏甄别和清晰显示。