37Ar测量系统的研制与能谱测量方法研究

建立了移动式³⁷Ar测量系统.采用1 L的正比计数探测器和能谱分析方法对³⁷Ar的测量进行了研究.分析了计数管的坪长、坪斜和本底等特点.结果表明,相比传统的计数方法,采用电子能谱法测量³⁷Ar具有直观、坪长长、坪斜小等优点.相比传统的总计数方法,采用峰本底的方法可以将本底降低约一个量级,从而降低³⁷Ar的探测下限.并研究了工作气体中不同甲烷含量对³⁷Ar的测量能谱和计数管工作电压的影响,结果表明,     

37Ar测量系统的研制与能谱测量方法研究

建立了移动式³⁷Ar测量系统.采用1 L的正比计数探测器和能谱分析方法对³⁷Ar的测量进行了研究.分析了计数管的坪长、坪斜和本底等特点.结果表明，相比传统的计数方法，采用电子能谱法测量³⁷Ar具有直观、坪长长、坪斜小等优点.相比传统的总计数方法，采用峰本底的方法可以将本底降低约一个量级，从而降低³⁷Ar的探测下限.并研究了工作气体中不同甲烷含量对³⁷Ar的测量能谱和计数管工作电压的影响，结果表明，     

α能谱峰形函数及其拟合参数初始值获取

(1. 西南科技大学 核废物与环境安全国防重点学科实验室, 四川 绵阳 621010;2. 四川理工学院 化学与环境工程学院, 四川 自贡 643000;3. 成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室, 成都 610059;4. 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900) 根据能谱的形成机理,建立了一种能谱峰形函数,提出基于矩估计法确定该峰形函数的拟合参数初始值的方法。以数理统计为基础,分别通过峰形函数和离散谱峰数据计算均值、方差和三阶中心矩建立方程组求解获取拟合参数的初始值。通过连续气溶胶检测仪探测的氡子体能谱和低本底能谱仪探测的238Pu面源能谱对该峰形函数模型和初始值获取方法进行了测试。结果表明:从低重合度到高重合度,该峰形函数模型都能得到较好的应用;基于矩估计法确定该峰形函数的参数初始值能够使该峰形函数较好地拟合能谱数据。该方法在采用计算机自动能谱拟合分析中具有较强的实用性。     

γ射线对含氢正比计数管中子能谱测量的影响

通过蒙特卡罗模拟和实验测量相结合的方法,获得从50keV~10MeV区间γ射线在直径为30mm内充1.013 25MPa氢气的球形含氢正比计数管上的能量响应,结果显示,γ射线在该计数管中的能量沉积主要集中在100keV附近及以下。Am-Be中子源和137 Cs源的实验测量结果显示,强137 Cs源的γ射线会严重影响含氢正比计数管对Am-Be中子源100keV以下能谱的测量,这表明,裂变材料介质内的强γ射线同样会影响到介质内100keV以下中子能谱的测量。根据计数管对反冲质子和电子电离信号的收集特性,采用上升时间法甄别掉本底γ射线是可行的。     

127°径向位置灵敏柱形静电离子能谱仪

针对高电荷态离子与表面作用产生的溅射离子能谱测量,研制了一台127°径向位置灵敏柱形静电离子能谱仪。利用能量为800 keV的Ar8+离子轰击金属铍靶产生的溅射离子测试了本谱仪。 测试结果表明,该谱仪克服了传统静电谱仪通过扫描工作电压单能量点取谱的缺点, 实现分段取谱——在单个工作电压下可同时获取一段0.85Ec≤E≤1.15Ec范围的能谱, 从而提高测量效率。 A 127° electrostatic coaxial cylindrical energy spectrometer with a radial position sensitive MCP detector is designed for sputtering ions measurement. It has been tested by measuring the energy spectrum of the sputtering ions in the collision of 800 keV Ar8+ bombarding beryllium target. A segment of the energy spectrum (0.85Ec≤E≤1.15Ec) can be obtained at one working voltage (U), which is much efficient than the traditional point to point voltage scanning method.     

钚体源样品γ能谱计算的蒙特卡罗方法

提出了钚体源样品γ能谱分步计算的蒙特卡罗模型和方法.采用分步和直接计算两种方法对球壳形钚体源样品的γ能谱进行了模拟计算.用实验测量的γ能谱验证了计算结果的可靠性，计算结果与实验测量值在10%的误差范围符合.通过对Steve Fetter模型的模拟计算表明：对于外面包有若干屏蔽层的钚体源样品大系统，采用分步方法进行能谱计算，可以使结果快速收敛.     

基于复合结构的气体电子倍增器增益模拟和实验研究

气体电子倍增器(GEM)作为高性能的微结构气体探测器在高能物理相关领域内得到了广泛的研究和应用.其中增益是GEM探测器基本性能研究中的一个重要参数,该值的精确测量至关重要.增益的测量一般采用电流测量或者能谱测量方法,但均存在精度较低或者过程繁琐的问题,且无法精确测量低增益值.针对GEM探测器增益的精确测量,本文提出了一种由GEM探测器与微网结构气体探测器(MM)级联构成的复合结构探测器(GEM-MM).利用GEM-MM结构以相对方法实现GEM增益的精确测量.该方法既可以省去传统方法中复杂的电子学标定过程,同时不需要进行原初电离电子数的估算,保证了增益的精确测量,并且可以实现GEM低增益的测量.基于GEM-MM测量GEM增益的原理,本文首先对GEM-MM电荷输运过程进行了模拟研究,优化了合适的工作电压.比较了三种不同类型和配比工作气体下GEM增益模拟结果,并在Ar/iC_4H_(10)(95/5)气体中测量了单层GEM在3—24范围内的有效增益.不同Penning系数下GEM增益的模拟结果表明,Penning系数为0.32时GEM增益的模拟结果与实验测量结果符合得很好.由此可以确定一个大气压下的Ar/iC_4H_(10)(95/5)气体中,Penning系数为0.32±0.01.     

横向场电离室在RIBLL实验中的应用

描述一种可用于兰州放射性束流线(RIBLL)上的ΔE探测器——横向场气体电离室. 对其性能进行了测试, 包括它的坪曲线、探测效率和能量分辨. 测试结果显示, 在混合气Ar(80%)+CO₂(20%)的不同气压下, 此电离室具有较长的工作坪区, 较小的坪斜. 相对于Si的探测效率为99.31%.在118mbar的气压下, 对能损为4.94MeV的α粒子, 其能量分辨率为3.25%. 并在RIBLL上利用50MeV/u的⁵⁸Ni轰击Ta靶的实验中进行了在束应用.     

X射线能谱测量的蒙特卡罗成像模拟

针对高能强流电子束轰击高Z靶产生的X射线的能谱测量问题,采用蒙特卡罗方法进行成像模拟研究。高能X射线能谱通常由对X射线经过衰减体的直穿透射率曲线进行解谱获得。设计了带多准直孔的截锥体模型,在单次模拟成像中获得完整的衰减透射率曲线,有效避免了散射光子对透射率曲线以及X射线能谱重建的影响。成像面采用非均匀划分网格计数,将大部分探测计数点集中于各准直孔出口处,保证关注区域模拟成像的精细度,同时减少总体计算时间。     

低本底伽马能谱测量在沉积岩分类判别中的应用及其影响因素探讨

沉积岩中放射性元素铀、钍、钾的含量主要取决于岩石中泥质的含量,而泥质含量的高低是判别沉积岩类别的主要依据,因此,可以将铀、钍、钾的比活度或含量值作为判别沉积岩岩类的量化指标。利用低本底伽马能谱法测量岩石样品中铀、钍、钾的比活度或含量,可以快速、准确地进行岩类判别。由于放射性测量受样品几何形状、样品质量及其所含水分含量变化的影响,因此岩类判别的准确性会受到影响。通过理论探讨和实验验证,发现各待测核素特征峰计数率值与样品质量成线性关系, 且不同的能量区域、不同的岩性,线性关系系数与趋势拟合程度都是不同的;当样品的水分含量不超过10%(取样时,岩屑水分不超过10%)时,对测量结果的影响很小(变化值均在一倍均方差以内),因此,水分含量对低本底伽马能谱法判别沉积岩岩类的准确性不产生显著的影响,一般可以不予考虑。对陕西定边某油气勘查区钻孔岩屑样品进行判别试验,对实测数据进行质量校正后,利用铀、钍、钾道的“归一化”计数率值(即单位质量的计数率)只能粗略地划分不同沉积岩的大类,再以铀、钍、钾特征峰的合峰计数率建立综合判别模式,能够对岩类进行进一步细分,且判别准确度达到75%以上。