γ譜儀點(diǎn)源效率到體源效率的轉(zhuǎn)換方法研究.pdf

1、HPGeγ能譜儀具有能量分辨能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等突出優(yōu)點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)建立的γ能譜分析技術(shù)成為最重要的放射性核素分析技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于國防、核能、疾控和環(huán)保等領(lǐng)域。γ能譜分析技術(shù)的核心是確定探測效率，即確定測到的光子數(shù)與被分析樣品實(shí)際發(fā)射的光子數(shù)之間的關(guān)系，一般通過標(biāo)準(zhǔn)源刻度的辦法來實(shí)現(xiàn)。然而，實(shí)際被測樣品的情況比標(biāo)準(zhǔn)源復(fù)雜得多，兩者在介質(zhì)成分、密度、甚至幾何規(guī)格等方面都可能不完全一致，而這些差異對探測效率的影響又難以通過實(shí)驗(yàn)的辦法加以修

2、正。
　　基于飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用蒙特卡羅方法，通過對被測量源項(xiàng)與探測器的精確描述，模擬計(jì)算被測量核素發(fā)射的射線與樣品內(nèi)部介質(zhì)及探測器的作用過程，從理論上計(jì)算探測效率成為研究的熱點(diǎn)。借助這種模擬計(jì)算方法，對于源項(xiàng)成分的改變、樣品介質(zhì)的差異等情況，蒙特卡羅方法只需要改變少量參數(shù)就可實(shí)現(xiàn)修正計(jì)算，相對于實(shí)驗(yàn)方法可以節(jié)省大量的經(jīng)費(fèi)與時間。但是，蒙特卡羅模擬畢竟是一種計(jì)算估計(jì)，輸入?yún)?shù)的準(zhǔn)確性，以及對作用過程描述的準(zhǔn)確性，都會對最終

3、計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響，因此最終結(jié)果的可靠性還必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。
　　本論文將實(shí)驗(yàn)測量與理論計(jì)算結(jié)合起來，以多種精確度等級最高的、點(diǎn)狀的放射源對γ譜儀的效率校準(zhǔn)為基礎(chǔ)，研究了一種確定γ譜儀體源探測效率的蒙特卡羅計(jì)算方法，具體內(nèi)容如下：
　　精確測量HPGeγ譜儀的點(diǎn)源探測效率。采用241Am、109Cd、134Cs、137Cs、60Co、152Eu和133Ba共7種，分別購至德國PTB和法國LEA，精確性經(jīng)過中國計(jì)量科學(xué)研究院的

4、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置驗(yàn)證的，點(diǎn)狀的放射性標(biāo)準(zhǔn)源，活度的擴(kuò)展不確定度均好于2％（k=2，95%置信度），精確校準(zhǔn)HPGeγ能譜，獲得點(diǎn)源探測效率。
　　HPGeγ探測器結(jié)構(gòu)及尺寸的精確測量與校正。為精確地描述HPGeγ探測器，本論文研究了CT掃描和高能γ射線（60Co，5000Ci）成像這兩種方法，得到了HPGe探測器的幾何結(jié)構(gòu)與尺寸，并結(jié)合MCNP程序計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)源的探測效率，對成像法得到的幾何結(jié)構(gòu)與尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，從而確定了探測器晶體的死

5、層厚度，建立最優(yōu)化的探測器物理模型。
　　體源探測效率計(jì)算模型的建立及修正因素研究。以HPGeγ譜儀測量點(diǎn)狀放射源的探測效率為基礎(chǔ)，結(jié)合探測器物理模型、所研究體源的幾何結(jié)構(gòu)及介質(zhì)成分，研究建立了HPGeγ譜儀測量體源的蒙特卡羅效率計(jì)算方法，研究了自吸收、符合相加等影響實(shí)驗(yàn)探測效率的因素。
　　用所研究的蒙特卡羅探測效率計(jì)算方法，計(jì)算了Φ75mm×70mm體源的探測效率，并與該規(guī)格高準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)源的實(shí)驗(yàn)探測效率進(jìn)行了比較，兩者結(jié)