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     

模拟核弹头核查中能谱遮盖技术的概念研究

建立了一套基于局域网的核弹头核查系统.系统的硬件组成为:一台网络服务器、两台个人计算机和一台便携式高纯锗γ谱仪.系统的软件(能谱遮盖软件)包括核查方软件、被核查方软件两个模块,它们都采用交互式人机对话,通过局域网进行通讯.核查中,探测器所采集的高分辨γ射线能谱需要经过被核查方软件的防泄密处理后,才能以遮盖能谱或文字显示方式发送给核查方终端.能谱遮盖的原则是,对核查方要求核查的能段,核查方软件必须提供真实、客观的显示;而对其他能段,可根据被核查方对“敏感信息”的认识,作适当的遮盖处理.文字显示方式则是直截了当地回答核查对象是“铀弹”、“钚弹”或“非核弹”.利用能谱遮盖软件对模拟核弹头进行了类型识别和能谱遮盖实验.实验结果表明,所建立的基于局域网的核弹头核查系统具有识别模拟核弹头类型和在核查中保护敏感信息泄漏的功能,特别值得指出的是,核查结果文字显示方式具有较好的防泄密功能,有助于提高核查可信度.实验同时也暴露了该系统的一些不足点,如系统组件过多,集成度不够;被核查方软件的人机交互对话和核查结果的能谱遮盖显示方式可能降低核查的可信度等等 关键词： 核弹头核查 γ射线能谱 能谱遮盖     

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.     

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     

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。     

基于信息理论的γ能谱辨识新方法（英文）

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...     

强脉冲γ射线能谱测量仪研制北大核心

研制出了一种用于强脉冲γ射线能谱测量的能谱仪,在感应电压叠加器实验平台上,测量了阳极杆箍缩二极管产生的强脉冲γ射线能谱。选择适合强脉冲γ射线测量的Si-PIN探测器阵列和铅过滤片作为测量系统,通过在能谱仪的前部放置不同厚度的铅衰减片,测量了感应电压叠加器的强脉冲γ射线的强度。理论计算了不同能量的光子经过不同厚度的铅衰减片以后在探测器阵列上的能量沉积,得到了探测器的灵敏度曲线。利用探测器上的理论计算的电荷量和实验波形的对应关系,求解了该加速器的能谱。光子的最高能量约为1.44 MeV,平均能量为0.68 MeV,其中能量在0.4-0.8 MeV范围内的光子数最多,占74.3%。     

强脉冲γ射线能谱测量仪研制

研制出了一种用于强脉冲γ射线能谱测量的能谱仪,在感应电压叠加器实验平台上,测量了阳极杆箍缩二极管产生的强脉冲γ射线能谱。选择适合强脉冲γ射线测量的Si-PIN探测器阵列和铅过滤片作为测量系统,通过在能谱仪的前部放置不同厚度的铅衰减片,测量了感应电压叠加器的强脉冲γ射线的强度。理论计算了不同能量的光子经过不同厚度的铅衰减片以后在探测器阵列上的能量沉积,得到了探测器的灵敏度曲线。利用探测器上的理论计算的电荷量和实验波形的对应关系,求解了该加速器的能谱。光子的最高能量约为1.44 MeV,平均能量为0.68 MeV,其中能量在0.4~0.8 MeV范围内的光子数最多,占74.3%。     

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     

探测系统γ能量响应标定技术

要对具有能谱分布的脉冲辐射场进行精密物理测量，就必须刻度出探测系统的γ能量响应。由于没有合适的系列单能γ辐射源，为此利用compton散射原理将强^60Co源释放出的γ射线转换为系列单能γ射线进行了探测系统γ能量响应的标定。     

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。     

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。     

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.     

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.     

核裂变材料核素成份的γ特征谱分析

研究对裂变核材料及有关核装置进行了无损探测与识别的物理可行性。其要点是由测量得到的γ特征能谱出发，通过对γ射线输运过程的物理分析并引入相应的参量描述，以推 论有关核材料的特征信息。数值计算模拟实验的结果表明，据此方法可以在有效的精度范围内由所测量到的裂变核材料的出射γ特征谱推算出其同位素成份等重要信息。研究结果还表明，考虑源区核材料的自吸收修正（称几何自屏蔽修正）是提高计算分析精度的关键因素之一。     

伴随α粒子法瞬发γ测量技术

在D—T聚变反应中，中子与α粒子在空间与时间相关联，由中子作用产生的瞬发γ同样与α相关联，测量γ与α的符合时间谱，通过时间窗选出瞬发γ射线，该γ射线与中子对应的物质区域相联系，由此可以对不同空间区域的物质进行其特征γ谱测量。在不同有机物品检验过程中，通过获取C，N，O的特征瞬发γ射线，可由氮、氧比和碳、氧比峰强度比值来甄别它们。     

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。     

基于蒙特卡罗方法的α放射源能谱测量模拟北大核心CSCD

运用蒙特卡罗方法建立PIPS-α谱仪的腔室模型,模拟谱仪对α面源(238Pu)的能谱测量,通过改变放射源与探头之间的距离,模拟不同条件下α粒子的射线能谱,同时,对不同探源距条件对α射线能谱的影响进行分析;另一方面,使用谱仪在不同探源距的情况下进行α能谱实验测量,获得不同条件下α射线能谱;最后,将模拟与实验的结果进行对比,分析实验测量结果与模拟结果的相对误差,并对模拟过程及模型参数进行校正,对校正后的模型进行实验验证,使其能够应用到其他α放射源的能谱测量中,并且使其可用于单能α粒子的能谱研究,研究结果也可为α能谱测量技术提供依据,为α能谱解谱技术提供数据支持。