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...     

出壳γ射线特征能谱作为弹头指纹的可行性计算分析

通过对核弹头部件中核材料自发衰变γ射线输运过程的分析，根据不同类型的核弹头有不同的出壳γ射线能谱形状，研究泄漏γ射线特征能谱作为核弹头指纹的可行性，还通过对高能和低能γ射线穿透谱的比较，分析球壳的厚度。     

罐装钚材料同位素丰度和年龄的测量

用被动探测的方法，在尽量短的时间内，准确探测密封在容器罐中的钚材料的特征属性，譬如同位素丰度、钚材料的年龄等，是核材料控制的一个重要技术手段。用高分辨γ谱仪在钚材料密封容器罐外一定距离处进行一定时间的测量，可以获得高分辨的γ射线能谱，如何从这些能谱中求解出钚材料同位素丰度和年龄是主要的研究内容。相对效率法利用测量对象的能谱信息作自身效率刻度，而不需要使用标准源来进行探测效率的刻度；在相对效率曲线上，绝对探测效率之比等于相对探测效率之比。因此，只要从能谱中求解出任意两个核素不同能量的特征峰峰面积，就可以求出这两种核素的核子比。     

过渡金属表面γ-氨丙基三甲氧基硅烷膜的研究

本文对在过渡金属铁、镍电极表面制备得到的γ-氨丙基三甲氧基硅烷(γ-APS)膜进行了研究。实验中对硅烷膜用X-射线光电子能谱(XPS)、现场表面增强拉曼散射光谱(SERS)和原子力显微镜(AFM)进行了表征。X-射线光电子能谱(XPS)的结果发现存在两个N1s峰,表明γ-APS膜中的氨基有两种存在方式:自由氨基和质子化氨基。实验中还发现现场表面增强拉曼散射光谱(SERS)是研究金属/γ-APS体系中界面层结构非常有效的手段,SERS结果表明硅醇羟基和氨基发生了竞争吸附,且γ-APS分子在外加电位等条件的影响下吸附状态会发生一定变化。原子力显微镜(AFM)的表征结果在微观上显示电极表面的γ-APS膜上形成了一种较规则的微孔结构,这种结构可能与基底的性质有关。     

光子碰撞Au靶产生L系特征X射线角分布

采用中心能量为13.1 keV (最大能量小于30 keV)的轫致辐射光子碰撞Au靶,在130°—170°的探测角度范围内以10°为间隔,测量了碰撞产生的特征X射线L_ι, L_α, L_β和L_(γ1)的光谱.根据实验测得的能谱结果,综合考虑探测器的探测效率及靶材的吸收校准后,计算了不同探测角度下特征X射线L_α与LL_(γ1)及L_ι与L_(γ1)的相对强度比;而且,还基于不同探测角度下X射线强度比值,分析了特征X射线的角分布情况.实验结果表明特征X射线L_α和L_ι为各向异性发射.此外,计算了特征X射线Li的各向异性参数为0.25,并据此推断出L_3支壳层的定向度A_(20)为0.577±0.081;分析认为L_3支壳层的定向度A_(20)由该支壳层本身的物理特性决定,但该支壳层的各向异性参数b会受到Coster-Kronig跃迁的影响而发生改变.     

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     

BC537探测器中γ射线的响应函数测量与蒙特卡罗模拟

为了将氘化液闪探测器(BC537)测量的反冲电子谱转换为γ射线能谱,利用标准γ点源对BC537探测器的响应进行了测量并运用基于蒙特卡罗方法的Geant4程序计算了BC537探测器探测γ射线的响应函数。讨论了探测器建模中有无铝壳和入射γ射线束流半径对探测效率和响应函数的影响。对比模拟和实验测量的反冲电子谱,两者符合较好。利用模拟的响应函数和实验测量标准γ源Cs-137和Co-60以及AmBe源在BC537探测器中的反冲电子谱,经迭代法解谱得到了对应的标准γ射线能谱,验证了模拟参数的合理性以及该响应函数的实用性。     

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     

MCNP模拟月表关键性元素γ射线与实测结果比较分析

嫦娥一号携带的γ射线谱仪传回大量能谱数据,对其分析与解谱是一个比较复杂的过程。针对此问题,提出按照月表γ射线来源的物理过程,分为月球表面天然放射元素、中子非弹性散射和中子俘获三部分。用MCNP程序模拟其在GRS中的能谱数据,将模拟结果叠加并与实测谱线对比,结果表明,模拟γ谱线能帮助辨识出实测谱线中的部分关键元素,例如~(40)K、~(214)Bi等。     

D-T中子活化实验中89Rb半衰期的实验测量研究

加速器中子活化实验是核专业本科实验教学中的重要实验之一.本文在利用14 MeV快中子辐照238U诱发裂变截面实验过程中引导学生挖掘实验数据,测量了裂变核素(89Rb)的重要核参数—半衰期.本工作运用低本底HPGe-γ谱仪测定裂变产物的一系列γ射线能谱,解谱得到89Rb的特征γ峰计数,从而确定89Rb的半衰期.数据分析中应用89Rb核素两条γ射线分别独立得到89 Rb的半衰期为15.30±0.09 min和15.25±0.07 min.测量结果在与文献数据符合较好的基础上,提高了测量精度.     

腔靶X射线辐射特性实验研究

在上海“神光”装置上,对柱形腔靶X射线辐射的温度、光谱以及时间特性进行了实验研究,得到内爆区轴向温度随空间位置的变化特征。观测到腔内激光直接烧蚀靶物质产生的第一次X射线辐射和等离子体运动、汇聚形成的第二次X射线辐射,两次辐射的时间间隔为1.2ns。通过测量源区和内爆区X射线辐射空间能谱结构,结果表明源区X射线辐射能谱是非平衡的,而内爆区X射线辐射能谱近似为Planck谱。 关键词：     

特征γ射线谱分析的蒙特卡罗模拟技术

蒙特卡罗方法(MC)是模拟核探测问题的理想方法,用中子照射客体,中子诱发产生非弹γ和俘获γ,通过特征γ射线能谱和时间谱分析,确定客体核素组成和重量百分比.本文基于非弹γ和俘获γ时间门测量技术,给出了脉冲源发射下探测器响应计数公式.在中子与核作用产生次级光子方面,采用期望值估计(expect value estimator,EVE)产光.为了避免大量小权光子模拟带来的计算存储量增加,设计了EVE产光与直接估计(direct estimator,DE)产光耦合.仅增加少量计算时间,便实现了特征γ射线解谱.数值模拟在自主MC软件JMCT上开展,计算结果初步验证了方法的正确有效性.     

10TeVγ射线的星系际红外背景光子吸收现象的研究

TeVγ射线在星系际空间传播过程中将与红外背景光子作用而被衰减或吸收.大气ˇC成像望远镜实验观测到了Mrk421和Mrk501处于活动高态时的TeVγ射线发射并测出它们的能谱.报道了利用TibetⅡ/HD阵列在1995年10月至1997年至8月收集的数据,通过Mrk421和Mrk501的能谱研究星系际红外背景光子吸收现象的初步结果.结果显示:直到30TeV能区尚未观测到Mrk421和Mrk501能谱中存在统计上具有显著意义的红外背景光子吸收10TeVγ射线的现象.     

Gd~(159)的衰变——稀土元素大变形核的激发能级的研究(Ⅱ)

本工作使用高透射率带铁中间象式β谱仪和闪烁谱仪,测量了浓缩同位素纯Gd~(159)(半衰期为18小时)的β连续谱,γ射线谱,γ-γ和β-γ符合谱。用磁谱仪观察到3个β分支的能量和相对强度的百分比为962(60.6％),800(15.1％)和600(24.3％)千电子伏;它们相应的log ft是6.7,6.9和6.4。在β-γ符合能谱测量中,除观察到上述3个β分支外,还定出端点能量为440千电子伏的β分支。此外,还定出Tb~(159)的10条γ跃迁的能量和部份γ跃迁的多极性:27,56(M1),80(M1 E2),107,136(M1),198,225(E1 M2),362(E1)和468千电子伏。内转换系数的测量肯定了362千电子伏γ射线的幅射多极性为E1型。在测量结果的基础上拟出 Gd~(159)的衰变纲图。最后并将Tb~(155),Tb~(157),Tb~(159)和Tb~(161)的能级数据综合在一起,利用综合模型来比较它们之间核结构的相似性。     

基于微通道板的中子探测器γ射线灵敏度

研制了一种基于微通道板的超快脉冲中子探测器,对其γ射线灵敏度进行了理论和实验研究。建立了探测器的γ射线灵敏度理论计算模型,利用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量γ射线在不同厚度聚乙烯靶中产生的出射电子能谱和出射角度分布,并结合经验公式计算了单个电子在微通道板(MCP)孔道中产生的二次电子产额,最后得到了探测器的γ射线灵敏度,结果表明当聚乙烯靶厚度大于某一值时,γ射线灵敏度基本相同。利用西北核技术研究所的标准γ射线放射源对探测器的γ射线灵敏度进行了实验标定,实验结果与理论计算结果一致。     

NaI（TI）对6．13MeV-γ射线的长管体源的探测效率的测量

导出了核动力反应堆一回路^16N的泄漏率与γ射线探测器的计数率、高压蒸气流速、^16N的衰变常量及其发射γ射线的概率和效率的关系式，并得出效率与高压蒸气流速和^16N的衰变常量等无关的结论．用发射6．13MeV-γ射线的PuC点源测量了NaI(TI)探测器对长管体源的相对效率的空间分布和参考点的绝对效率，据此计算出长管体源的效率，效率的测量值与MC法的计算值在7％之内符合．分析了6．13和7．12MeV-γ射线的效率差异对^16N泄漏率和Compton小角散射的次级γ射线对收敛长度的影响．     

玻璃空间电离辐照着色损伤考核方法

针对空间电离辐照的复杂性,在玻璃空间电离辐照着色损伤动力学研究基础上,讨论了玻璃空间电离辐照着色损伤考核面临的问题,提出了一种动力学的考核方法。基于该方法,以K9-HL玻璃为研究对象,研究了特定轨道(近地点350km,远地点425km,轨道倾角51.6°)下玻璃空间电离辐照着色损伤过程,分析了特定轨道下玻璃空间电离辐照着色损伤特征,结果显示:K9-HL玻璃特征轨道在轨20年后蓝光区域透过率降低严重导致其必然呈现淡黄色,严重影响了其作为高性能无色光学材料的使用。此外,对玻璃空间电离辐照着色损伤~(60)Co-γ射线辐照考核方法的适用性进行了分析讨论,结果表明,采用~(60)Co-γ射线作为辐照源分析玻璃空间电离辐照着色损伤可能引入较大误差,造成该现象的原因是~(60)Co-γ射线在玻璃中的作用深度极大及考核方法未考虑色心弛豫消失。     

基于核物理虚拟仿真实验平台的γ能谱测量

利用核物理虚拟仿真实验平台,开展了γ能谱测量实验,标定了γ谱的能量刻度.实验测量了~(137)Cs和~(60)Co的背散射峰能量,实现了对未知射线能谱的测定,验证了能量与峰位道址的线性关系.基于虚拟仿真实验平台的核物理实验,灵活多变,操作性强,学生可自主设计实验.     

Yb~(169)的衰变——稀土元素大变形核的激发能级的研究(Ⅰ)

本工作用有铁双聚焦β谱仪、双磁镜β谱仪和γ闪烁谱仪测量了Yb~(169)的γ射线的内转换和外转换电子线谱、γ闪烁谱和γ-γ符合能谱。定出了Tm~(169)的14条γ射线的能量和多极性:8.8,20,21,43,63.7(E1),93.9(M1),111(M1),120(E2),131.8(E2),177.5(M1),198(M1),199(M1),240和308(E2)千电子伏。并用正比计数管测量了能量为8.8千电子伏的低能γ射线。在测量结果的基础上拟出Yb~(169)的衰变纲图。最后将Tm~(169)与Tm~(167),Tm~(171)激发能级的实验数据综合一起,来看它们之间核结构的相似性,并与综合模型所预言的结果相比较。