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。

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.

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.

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。

X射线能谱处理中NaI(Tl)闪烁体边界效应矩阵的蒙特-卡罗计算

用 NaI(Tl)闪烁谱仪测量 X 射线机产生的 X 射线能谱是一个较为方便的方法。在此方法的应用中应当考虑到闪烁体边界效应的影响。本文报道了在解谱中表征这一影响的两个矩阵的蒙特-卡罗计算方法和计算结果,并对计算结果作了简要讨论。

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。

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。

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。

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)

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.

用NaI谱仪识别γ放射源

采用NaI谱仪系统,开展了放射源辐射指纹识别技术研究。利用数据库开发平台,采用谱形比较法、半衰期修正法和谱形相似度等概念,编制了放射源辐射指纹识别软件,实现了放射源在线可视化识别,并通过放射源同一性的识别实验验证了软件的有效性。研究结果表明:在总计数和峰面积识别条件下,能较快实现放射源同一性的识别。

软X射线功率谱仪测量系统在“强光一号”的丝阵实验

闪烁体和光电管组成的软X射线功率谱测量系统,在西北核技术研究所的“强光一号”加速器上,测量得到了各种丝阵靶的X射线辐射功率波形,并对测量结果进行了分析。

NaI(Tl)探测器γ谱平滑方法对比分析

综述了多种平滑方法的基本原理及使用方法。使用多种平滑方法分别对NaI(Tl)γ谱仪所测同一能谱进行平滑滤波处理,利用Matlab软件对平滑后的能谱数据进行处理,并与原始能谱进行比较。引用了平滑度指标,对比分析了单一平滑方法对γ能谱的平滑能力。将能谱分为不同能区,找到了适宜的平滑方法。结果表明:针对NaI(Tl)γ谱仪所测能谱,在低能区域和高能区域宜使用小波法和高斯法进行平滑,在中能区域使用傅里叶变换法平滑效果最佳。

固定式环境γ谱仪量值溯源方法

对一台类似于固定式环境γ谱仪的自主研发Na I(Tl)γ谱仪开展基本性能测试实验。其本底计数率约为(647.1±0.4)s^(-1)(k=1),远大于JJG 417-2006《γ谱仪》检定规程要求的8 s^(-1)。在该本底计数率下,γ谱仪无法完成JJG 417-2006提出的刻度源、活度检测项目中放射性样品的测量。这表明JJG 417-2006不适用于固定式环境γ能谱仪。针对此问题,依据固定式环境γ谱仪使用环境、监测对象及技术指标,对其新的量值溯源方法进行了探讨。

NE230液体闪烁探测器对^(24)Naγ射线的响应

建立了 NE2 30液体闪烁探测器γ射线谱仪 ,用该谱仪测量了 2 4 Na源的γ射线 ,并将测量结果与 NE2 13探测器的测量结果进行了比较。运用蒙特卡罗程序对实验所用探测器的γ射线进行了计算模拟 ,发现 NE2 30实验结果与计算结果相差比较大。对探测效率及测量谱形的差异进行了探讨。

低功耗一体化机载式γ谱仪的设计

介绍了一种机载式γ谱仪的工作原理、总体结构和硬件设计思路。该能谱仪采用数字信号处理技术和基于现场可编程门阵列(FPGA)的数据采集技术,具有体积小、功耗低、精度高和扩展性好的优点,可挂载于小型飞行器进行自然环境γ能谱测量和γ核素识别,同时可测量γ剂量。该谱仪实现了一体化设计,具有无线数据的收发功能,可实现多任务条件下对γ能谱的检测。

NaI(Tl)探测器响应函数的Geant4模拟

介绍了用Geant4对NaI(Tl)探测器γ射线响应函数的蒙特卡洛模拟,采用两种模拟方式和调整程序中的某些参数进行模拟,给出了它们对模拟结果的影响。