类型γ射线能谱指纹的识别机理

放射源的辐射指纹能起到标识和鉴别放射性物体的作用.在涉及核弹头不可逆销毁过程的深度核裁军核查中,核弹头的辐射指纹对标识和鉴别裁减下来的核弹头将起到关键作用.预先研究辐射指纹的有关技术,如识别机理的研究,将有助于深度核裁军的核弹头核查技术发展.以实验室放射源为研究对象,探索了类型γ射线能谱指纹的同一性识别机理.类型γ射线指纹识别机理的研究,就是要找出一种合适的方法,以较高的置信度,描述两个正在进行比较的γ射线指纹是否为同一放射源的指纹.采用了谱形比较法,并用谱相似度概念来描述两个指纹的相似程度.在谱形比较思想的指导下,编制了放射源类型指纹识别软件,并通过放射源同一性的识别实验验证了软件的有效性,同时研究了谱相似度随统计涨落和测量条件,如时间、源强和本底等因素的变化情况.研究结果表明:1)用相似度概念来描述两个指纹的相似程度,回答两个待比较的γ射线能谱是否代表同一类型放射源,是切实可行的;2)该识别机理只具备识别放射源类型的能力,而对同一类型、差异甚微的放射源个体还不能识别 关键词： γ射线能谱指纹 辐射指纹 识别机理 核查技术     

核材料γ能谱指纹模糊识别机理研究

以γ射线的能量与强度所构成的二维平面为论域,提出了关于γ射线能谱的二维模糊集合的概念,建立了γ射线能谱二维模糊集合隶属函数.提出和介绍了γ射线能谱指纹模糊识别的基本原理与方法.通过对γ能谱数据的归一化处理,实现了γ射线能谱指纹的类型识别和个体识别.通过引入识别增强因子,获得了较高的识别置信度.对模拟放射性物质的γ射线能谱指纹进行了识别研究,探讨了系统统计涨落以及探测距离变化对识别隶属度的影响.研究表明,γ射线能谱指纹模糊识别方法具有较强的类型识别能力和个体识别能力,可应用于核安全保障等领域. 关键词： γ能谱指纹 模糊识别 核材料     

核弹头惰层厚度的反解方法

高分辨γ探测技术是一种可靠的核弹头核查技术.通过模拟计算和实验标定的方法，研究特定核弹头模型出壳γ射线强度与吸收材料厚度的关系，提出了一种简便的反解核弹头惰层厚度的方法，并讨论了该方法的应用条件.     

信息屏障技术的示范装置——能谱遮盖控制器

能谱遮盖控制器是信息屏障技术的示范装置，意在通过简单的实例说明信息屏障技术的双重作用以及为了实现这些作用所必需满足的基本设计要求，为该技术的深入研究奠定基础.简要介绍了样机的作用、设计要素和所采用的信息屏障措施.既要考虑到核查技术的有效性，又要尽可能堵塞各种泄密途径，同时还要使系统的设计信息公开化，使得核查人员能够通过系统设计认证，增加对核查结果的信任度. 关键词： 信息屏障 能谱遮盖控制器 核查技术     

钚部件属性γ射线综合测量原型系统

通过γ射线辐射探测、能谱分析和信息屏障等技术集成，建立了一套可用于核裁军核查的钚部件的钚存在、武器级钚和年龄属性的HAM-1型γ射线综合测量系统.在不泄漏核部件敏感设计信息的前提下，探测核部件是研制HAM-1型γ射线综合测量系统的基本出发点.根据信息屏障的设计要求，选用ARM微处理器作HAM-1的控制中心，自行研发了高分辨γ能谱的解谱分析技术和属性分析技术，编制了HAM-1型γ射线综合测量系统的应用软件，实现了能谱采集、数据分析、结果显示的自动化和核部件敏感设计信息的保护. 关键词： 钚部件 属性测量 信息屏障 γ射线综合测量系统     

基于均值向量检验法的模板比较算法

模板比较算法是核弹头及其核部件模板识别技术的一项关键技术.文中介绍了一种基于均值向量检验法的高分辨γ能谱指纹模板比较算法,并用放射源对其进行了有效性检验.检验结果表明,该算法是有效的,能够准确识别不同强度、不同组成的辐射源.研究还就模板构型的设计提出了两条建议. 关键词： 模板比较算法 模板识别技术 能谱指纹 均值向量检验法     

基于自适应网络模糊推理系统的γ能谱指纹模糊识别

提出了以自适应网络模糊推理系统参数为识别特征的γ能谱指纹模糊识别方法.通过建模和仿真,提取了γ能谱指纹的模糊系统特征参数,并建立了关于系统特征参数的模糊集及模糊识别原则,以较高的置信度实现了γ能谱指纹的类型识别和个体识别.对实测γ能谱指纹进行了识别,对方法的识别性能进行了研究和探讨.研究表明,该方法不但具有较强的类型识别能力和个体识别能力,并具有较低的识别下限和较强的抗噪声能力.     

高能X射线双能成像法中的物质识别

研究了边界能量为1—10MeV的高能X射线成像系统中采用双能成像法识别物质问题. 通过研究其物理机理, 提出了一个近似线性的数学模型; 定义了物质识别灵敏度用于评价物质识别效果; 发现了双能X射线的最优能谱分布区间. 提出并验证了面向最优能谱分布区间的双能X射线能谱调制方法, 大大提高了物质识别灵敏度, 并较好解决了不易识别薄物质的问题. 建成了9MeV/6MeV交替双能成像实验样机, 获得了物质识别着色图像. 相关实验研究结果与理论研究符合得很好.     

基于信息理论的γ能谱辨识新方法

提出了一种基于相对熵的放射源γ能谱识别方法。首先,利用主成分分析(PCA)算法压缩数据,构造γ射线能谱的特征空间。然后,采用随机化技术(RT)来使特征空间中γ射线能谱的特征值归一化,这样,γ射线能谱的特征空间可以看作是概率空间。最后,定义两个概率空间的相对熵来测量两个γ射线能谱的相对差异。大量实验表明,所提方法能够更加有效地辨识γ射线能谱, 不仅计算量小,而且对诸如统计浮动、谱峰偏移、底噪等因素具有很高的鲁棒性。     

基于Boosted-Gold算法的γ能谱反演分析

为了利用低能量分辨率探测器γ能谱分析获取未知放射性核素的特征信息,提高γ能谱中重峰及弱峰分析的准确性和有效性,本文开展了基于Boosted-Gold算法的Na I(Tl)探测器γ能谱分析研究.采用MCNPX建立Na I(Tl)探测器模拟模型,获得了维度201×200的探测器响应矩阵.基于Boosted-Gold算法开发了γ能谱反演程序.实验测量了γ源22Na,133Ba和152Eu的探测器响应能谱,并以不同γ射线能量、不同能差(?E)、不同相对强度为条件构建了3组低分辨率模拟γ能谱,结合响应矩阵及反演程序对实测γ能谱和模拟γ能谱进行反演.以IAEA数据库核素标准特征信息对反演结果进行分析.结果表明:Boosted-Gold算法对实测γ能谱特征能量反演误差最大为2.17%(¹³³Ba源0.276Me V),反演强度与标准强度最大差为0.197(¹⁵²Eu源1.408Me V).对模拟γ能谱核素特征能量均可准确分析,反演强度与标准强度差值保持在0.01以内;当增强系数p≤14时,Boosted-Gold算法有利于γ放射性核素的定量分析,对于相对强...     

基于钚特征γ谱的核弹头模板技术可行性研究

基于核弹头钚特征γ谱的模板测量技术是深度核裁军核查的重要技术手段之一。 以Monte Carlo数值模拟为手段, 计算假想核弹头γ射线的输运过程, 分析在可能的核查场景中, 通过构建基于特征γ谱子能区计数的相对测量的比对匹配算法, 分析并建立了由成分匹配和结构匹配组成的核弹头模板测量技术, 该方法较好地消除了绝对测量距离误差和时间误差的影响。The nuclear warhead detecting technology based on a template with γ spectrum of Plutonium is an important verification means in the deep irreversible nuclear disarmament. In order to obtain the γ ray spectra, γ ray transportation processing for the hypothesis nuclear warhead model has been simulated. In a possible nuclear disarmament verification case, the template matching algorithm based on the relative counts of the explored γ spectrum of Plutonium in sub energy region is built up, and the template technology of nuclear warhead composed of element matching and structure matching is established. This method could eliminate the effect of the error caused by the detecting distance and time.     

Computer Retrieval of Spectral Data

Abstract

In the last few years the empirical interpretation of a spectrum and the quality of information gained from it can be sufficient for the demands of contemporary chemistry. The overall progress in computerization of chemistry and particularly the development of a new scientific discipline-chemical informatics [1]-allows one to apply a new approach of spectra explanation known as computer retrieval of spectral data. Here the usual meaning of “retrieval” is extended to the disclosure of abstract information hidden in various spectral curves.     

Development of an automated nuclear emulsion analyzing system

This paper describes the development of an automated nuclear emulsion analyzing system, which is constructed of the following three parts, the nuclear emulsion “OPERA film”, the latest automated scanning system “S-UTS” and the three-dimensional track reconstruction software “NETSCAN”. The system is able to operate at a speed of 72 cm²/h and overcame the bottleneck of long time-consuming to recognize tracks in the nuclear emulsion by human eyes. The system is essential for the OPERA experiment, muon radiography, gamma-ray telescope and many other fields with nuclear emulsion.     

基于LabVIEW的252Cf中子源频谱分析

 从²⁵²Cf中子源频谱测量系统的基本原理出发,针对中子脉冲序列本身“0,1”数据结构的特点,设计了自、互相关快速算法。采用LabVIEW多核处理器、多线程编程技术构建了基于LabVIEW的²⁵²Cf中子源频谱分析系统,不仅获得了自、互相关的快速计算结果,而且获得了自、互功率谱及谱密度比。研究结果表明：基于LabVIEW分析工具,既提升了自、互相关算法代码25%~35%的执行效率,又验证了LabVIEW用于进行频谱系统分析的可行性。     

Nuclear signatures in high-order harmonic generation from laser-driven muonic atoms

High-order harmonic generation from muonic atoms exposed to intense laser fields is considered. Our particular interest lies in effects arising from the finite nuclear mass and size. We numerically perform a fully quantum mechanical treatment of the muon-nucleus dynamics by employing modified soft-core and hard-core potentials. It is shown that the position of the high-energy cutoff of the harmonic spectrum depends on the nuclear mass, while the height of the spectral plateau is sensitive to the nuclear radius. We also demonstrate that gamma-ray harmonics can be generated from muonic atoms in ultrastrong VUV fields, which have potential to induce photonuclear reactions.     

Nuclear gamma-ray laser: A comparative analysis of various schemes

Four basic schemes for a nuclear gamma-ray laser (NGL) are analyzed using the “NGL-hyper-bola” as a generalized comparative criterion: solid state Mössbauer scheme; stimulated gamma-emission in cooled ensembles of free nuclei with hidden population inversion of nuclear states; nuclear gamma-ray lasing without inversion; and Bose-Einstein condensate as a hypothetical active medium for NGL.     

Application of Laser Compton Scattered gamma-ray beams to nondestructive detection and assay of nuclear material

Generation of energy-tunable gamma-rays via Laser Compton Scattering is of great interest for scientific studies and applications of “MeV” photons which interact with nuclei. One of the promising applications of such energy-tunable gamma-rays is the nondestructive detection and assay of nuclides which are necessary for nuclear security and safeguards. We are developing technologies relevant to gamma-ray nondestructive detection and assay, which include a high-brightness gamma-ray source based on modern laser and accelerator technologies, and gamma-ray measurement methods optimized for highly radioactive samples.     

以中子作外源的假想核弹头主动探测

通过对不同入射能量的中子在假想的核弹头中的输运计算,分析了弹头中的裂变材料芯部的核裂变、各层对中子的吸收和(n,xn)反应以及出壳中子随角度的变化,论证了以外中子源(不随时间变化的外源)对弹头作主动探测的可行性.通过对14 1MeV脉冲中子源和产生的缓发中子在模型中的输运计算,分析了用脉冲外中子源产生的缓发中子探测核弹头的可行性.     

绿色植被可见-近红外反射光谱模拟材料研究进展

成像光谱技术能够同时获取目标的图像特征和光谱特征,很容易识别与背景环境光谱特征区别较大的传统伪装材料。近年来,成像光谱得到了迅速发展,经历了多光谱技术到高光谱技术的跨越,传感器的探测波段数、光谱分辨率、空间分辨率的显著提高。得益于各国ISR无人机技术的应用,高光谱传感器由星载拓展到机载,可以在更近距离对军事伪装目标进行识别,对具有重要价值的军事目标的生存能力构成巨大挑战。目前,应对高光谱的伪装材料主要设计思路是,选择材料或材料体系具有与环境背景相似的颜色和光谱反射特征（传感器探测范围内）进行复合,目的是与环境背景达到“同色同谱”来躲避高光谱侦察。绿色植被是最常见的伪装背景,也是本领域绝大部分研究的光谱模拟对象,其反射光谱曲线在可见近红外波段具有：“绿峰”、“红边”、“近红外高原”和“水吸收带”四个主要特征,分别由叶片的组织结构以及叶绿素和水分产生。离体叶绿素光热稳定性较差,不能直接用作伪装材料,所以寻找和合成稳定性好、具有类叶绿素结构及光谱特征的分子是当前的研究热点之一。此外,铬绿和钴绿是常用的伪装颜料,具有类似绿色植被“绿峰”、“红边”和“近红外高原”光谱反射特性,研究者将其与高吸水填料复合来引入“水吸收峰”,大致模拟出绿色植被反射光谱,但是想要实现精确模拟,仍存在一些难以解决的问题。从绿色植被光谱特征出发,分别阐述了模拟绿色植被可见光区和近红外光区光谱特征的材料选择依据及体系;同时介绍了它们在精确模拟植被光谱时存在的问题,以及通过改性和复合来提升光谱相似度和耐候性的相关研究工作,总结并展望了绿色植被光谱模拟材料要解决的重难点问题和发展方向。     

基于局部端元提取的遥感影像波段模拟

针对“波谱库-影像”多光谱遥感影像波段模拟方法中波谱库以矿物质类别为主、忽略大气环境和成像时间对地物波谱影响的问题,以及“参考影像-影像”影像波段模拟方法中地物混合像元和不同空间分辨率像元间模拟的尺度效应问题,提出基于局部地物端元提取的遥感影像波段模拟方法。首先对与待模拟影像具有相似地物类别组成的参考影像进行光谱聚类分割,形成影像局部区域;然后提取各个局部区域的地物端元,并对地物端元进行优选形成地物端元样本集;接着利用端元样本集建立地物端元波谱间的关系模型;最后利用关系模型预测目标影像波段。首先通过模拟Landsat TM5影像的蓝光波段,验证方法的稳定性和可靠性;然后通过模拟IRS-P6影像的蓝光波段,验证方法的适用性和推广性;并在实验过程中同已有的“波谱库-影像”波段模拟方法和“参考影像-影像”波段模拟方法进行视觉效果对比和定量统计分析,进一步表明方法对各类地物均有较好的模拟效果,能够准确地表达地物的真实波谱。