基于14 MeVμs脉冲中子发生器与NaI(Tl)和BGO闪烁探测器的爆炸物检测系统的研制

介绍了利用14MeVμs脉冲中子发生器、NaI(Tl)和BGO闪烁探测器建立的爆炸物检测实验系统。研究了中子感生瞬发γ能谱的时间特性,分别测量了快中子的非弹性散射γ能谱和热中子辐射俘获γ能谱。使用了NaI(Tl)和BGO两种探测器测量γ能谱;NaI(Tl)探测器在测量14N的热中子辐射俘获γ10.835MeV时表现出了很好的性能,而BGO探测器则在测量12C和16O的快中子非弹性散射γ时得到了较好的结果。利用这两种探测器测量了22种样品,其中包括RDX、TNT、NQ3种炸药。根据NaI(Tl)和BGO测量到的中子感生瞬发γ能谱,在分析了1H、12C、14N、16O的元素含量之后,有效地实现了对炸药与普通物品的分辨。

NaI(Tl)就地探测器测量海水中^(137)Cs与^(131)I的蒙特卡罗模拟研究

利用蒙特卡罗模拟程序MCNP研究了NaI(Tl)探测器对海水中137Cs、131I的比计数率响应情况;计算了NaI(Tl)探测器对不同半径海水球体源中137 Cs与131I的比计数率响应曲线;分析了探测器防水套筒、NaI(Tl)晶体尺寸与结构、射线能量等因素对比计数率响应的影响;拟合了3R3型、5R5型NaI(Tl)探测器最大比计数率ymax及有效探测距离D。防水套筒模型与裸晶体简化模型的计算结果对比表明,裸晶体模型会给计算带来明显的偏差,应在模型设计时,考虑探测器结构,构建更精确的模型。

NaI(Tl)晶体探测器对面源的γ绝对探测效率

用数值积分方法计算了 Na I(Tl)晶体探测器对 Marinelli Breaker型容器内表面源的 γ绝对探测效率。

基于三NaI(Tl)晶体探测器的放射源定位研究

设计了一种三NaI(Tl)晶体组成的γ射线源定位探测器系统,并通过模拟仿真及实验研究了三NaI(Tl)晶体探测器在137Cs辐射场中全能峰占比计数随距离及入射粒子方向变化的关系。结果表明:在远距离探测情况下,采用全能峰占比法可以有效消除源与探测器间距对角度分辨的影响。对于探测距离约为2.58m的1.36×10^6Bq的^137Cs源,测量的最大角度偏差≤1.72°,定位位置相对偏差为3.71%。

NaI(Tl)闪烁探测器单能γ谱的Compton坪台

利用Compton散射截面Klein-Nishina公式和Monte-Carlo粒子输运(MCNP)程序研究NaI(Tl)闪烁探测器单能γ能谱的Compton坪台.通过考虑光子在探头闪烁晶体中的次级效应及探测器的能谱展宽等因素,MCNP程序模拟所得NaI(Tl)探测器单能γ能谱的Compton坪台与实验能谱符合较好,并解释了理论曲线与实验曲线存在差异的原因.

基于DSP的NaI(Tl)闪烁探测器温漂补偿方法

针对煤化工应用中环境温度影响NaI(Tl)闪烁探测器从而造成漂移的问题,提出了一种基于DSP的NaI(Tl)闪烁探测器温度漂移补偿的方法。首先研究了探测器的温度变化量与特征峰道址变化量的相关关系以及高压调整量与特征峰道址变化量的相关关系,并根据最小二乘法对数据进行曲线拟合。然后利用温度变化量与高压变化量关系反向调整高压模块电压和特征峰峰位追踪相结合的方法,设计了基于DSP的温度漂移补偿系统。最后检验了此方法用于温度漂移补偿的效果。检验结果表明所提方法的补偿效果远好于倍极电压补偿方法的效果,有效地对探测器温度漂移进行了补偿,探测器的谱漂移减小到0.1%,达到了实际应用中的要求。

NaI(Tl)探测器的源几何特性对峰总比影响模拟研究

利用蒙特卡罗工具Geant4模拟了^(137)Cs和^(60)Co这两种放射源的几何形状以及探测距离这两个因素对γ射线在NaI(Tl)闪烁体探测器内能量沉积的影响。研究结果表明,当放射源的几何形状不一样时,不同的核素在峰总比达到最大时的探测距离不一样,模拟结果为放射性测量提供了参考。

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。

NaI(Tl)探测器测量空气吸收剂量率方法研究

本文基于Φ7.5 cm×7.5 cm NaI(Tl)探测器,开展测量γ射线空气吸收剂量率方法的研究。使用蒙特卡罗方法对NaI(Tl)探测器进行仿真模拟,获取探测器50 keV~2.5 MeV能量范围的γ射线能谱图。利用G(E)函数对放射源空气吸收剂量率进行计算,求解G(E)函数时考虑Kmax与优化因子M对其计算空气吸收剂量率产生的影响,对G(E)函数的求解进行优化以提高计算精度。经过优化的G(E)函数计算的空气吸收剂量率与理论标准值相对偏差S低于±1%。最后经过实验测量对比发现,G(E)函数空气吸收剂量率计算结果与剂量率仪测量结果相对偏差小于±10%,说明经过优化得到的NaI(Tl)探测器G(E)函数值可以用于空气吸收剂量率的测量应用。

NPTool模拟NaI（Tl）和LaBr3（Ce）闪烁体探测器试验研究

应用NPTool开源模拟代码进行Monte Carlo数值模拟,计算NaI(Tl)和LaBr3(Ce) 2种闪烁体探测器对不同能量伽马射线的能量沉积谱,分析闪烁体探测器的能量分辨率和探测效率。通过计算和分析结果与试验获取的NaI(Tl)和LaBr3(Ce)闪烁体探测器的测试参数的对比,表明NPTool开源代码可以应用于闪烁体探测器的设计和数值模拟。该研究结果为闪烁体探测器的应用打下了基础。

NaI(Tl)探测器工作性能的蒙卡模拟

通道式车辆放射性检测站所用的NaI(Tl)探测器在投入使用前,需要了解探测器在设定工作范围内的性能表现。直接测量费时费力且易受实验条件的限制。为了能快速获知探测器在复杂环境下的工作性能,基于NaI(Tl)探测器的尺寸参数建立蒙卡模型,模拟探测器对不同放射源的γ能谱。对比高斯扩展后的模拟谱与实测谱后发现两者特征峰基本拟合,验证了蒙卡模型的准确性。当源距增大时,模拟谱与实测谱的吻合情况依旧良好,表明模拟结果能够反映NaI(Tl)探测器对于不同能量与源距情况的能谱表现,证明了以蒙特卡罗模拟作为探测器性能参考的可行性。

工业CT阵列探测器串扰率的蒙卡模拟

阵列探测器的串扰率对工业CT系统图像重建有重要影响,通过构建W金属隔板的X射线阵列探测器的物理模型,用蒙特卡罗法模拟了阵列探测的串扰率.结果表明:在X射线能量分别为60keV、100keV、140keV时,W金属隔板能有效降低串扰率.结合MTF函数分析,得出射线能量小于140keV的最佳W金属隔板的厚度为0.3mm.

蒙特卡罗方法模拟放射源位置对井型NaI(Tl)晶体探测效率的影响

利用Geant4数值计算程序,对放射源137Cs和60Co发射的单能γ射线(0.662 MeV和1.331MeV)经过井型NaI(Tl)晶体探测器后的能谱进行了蒙特卡罗模拟,并通过改变放射源在井型NaI(Tl)晶体中的位置对探测效率的影响做了进一步的研究。计算结果表明:对比常用的圆柱形NaI(Tl)闪烁探测器,由于井型NaI(Tl)晶体对放射源所张立体角很大,所以其对γ射线的源峰探测效率更高,并随着放射源在井内高度的增加而逐渐减小;在固定了放射源在晶体井下深度的情况下,放射源位置在水平面内的变化对源峰探测效率的影响并不大。

采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的性能研究

通过实验对采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的性能进行了研究,得到的实验结果是:(1)能量响应:对Am-241(59.5 keV)的γ射线能量分辨率为19%;(2)位置线性:绝对非线性1 mm,微分非线性0.67 mm;(3)空间分辨率:半高宽为2.2 mm.得出的结论是:(1)采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的压缩效应较小;(2)由于晶针单元限制了光子的分布,所以采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的空间分辨率基本上由晶针的尺寸大小决定;(3)与平板式NaI(Tl)晶体小型单管γ相机相比,采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的能量响应、位置响应和空间分辨率等性能都有一个较大的提高.

多晶体γ探测器相互影响的蒙特卡洛数值模拟

本文用基于Geant4的蒙特卡洛方法模拟得到多晶体航空γ能谱仪对近似无限大γ面源的能量沉积谱,分析了航空γ能谱仪各条晶体的谱线差异,并研究了不同能量的地面γ辐射在上层晶体中形成谱线的变化规律,以及对环境氡气校正的影响,为多晶体航空γ能谱测量谱线解析提供了理论基础。

大面积高灵敏度编码相机探测器的设计与性能测试

编码孔径相机是一种定位放射性物质的设备,对丢失放射性物质的寻找以及监测具有重要的意义。为了满足编码孔径相机对核突发事故的污染区进行实时定位,并获得污染面积和污染程度等信息,采用大面积CsI(Tl)晶体阵列与光电倍增管(PhotoMultiplier Tube,PMT)阵列耦合的方式构建高灵敏度编码相机的探测器,以此提高探测效率并减少探测时间。该探测器由121根CsI(Tl)晶体构成11×11的阵列,每根晶体的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,通过光导与3×3的光电倍增管阵列耦合为一个探测器模块;由4个探测器模块组成2×2的阵列作为探头部件,采用自主设计的放大滤波成型以及单端转差分电路实现探测器信号的读出处理。通过测试发现,该探测器模块在662 keV的γ射线激发下,能很好地实现各个晶体条的位置分辨,且其平均能量分辨率为9.4%。测试结果表明:该探测器在位置分辨、能量分辨率、峰位一致性以及探测效率一致性等性能方面均能够满足高灵敏度编码相机成像的设计要求。

车载环境γ能谱测量系统探测器设计及性能研究

车载环境γ能谱测量系统探测器是环境γ能谱测量技术领域研究热点。为提高探测效率,缩短测量时间,针对车载环境γ能谱测量系统设计了双NaI(Tl)晶体探测器,并测试了探测器主要性能指标。研究表明,探测器能量分辨率为6.73%,计数稳定性优于4.2%,可识别238U、232Th、40K等核素,可清晰分辨152Eu各能量峰,温度稳定性优于2.93%。可见,该探测器性能优异,具有较强的能量分辨和稳定性,为车载γ能谱测量系统的设计提供了技术基础,也为大体积探测器的设计提供了实验基础,有望在辐射环境监测等领域推广应用。

蒙特卡罗模拟NaI探测天然γ能谱的软件设计方法及应用

由单个光子在地表介质和NaI探头中的反应轨迹与作用机理以及天然放射性γ能谱的分布规律,建立基于蒙特卡罗方法的随机抽样模拟模型,编制γ能谱探测模拟软件模拟在地空界面上及NaI(Tl)探测器中天然放射性γ射线响应谱线。结果显示,模拟谱线能较好拟合测量谱线。

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。

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。