桶型3He中子探测器探测效率标定装置设计分析研究

基于后处理生产的³He中子探测器,开展了桶型中子探测效率标定装置的材料选择及功能结构设计分析,使用MCNP程序构建了装置及³He探测器的相关计算模型,根据生产过程及设计需求,分别分析了桶型中子探测效率标定装置慢化层的慢化效果,及不同位置多根³He管中子探测器的探测效率,并计算了源管、探测器上方及屏蔽体周围的剂量,结果表明该装置的慢化能力及屏蔽效果良好,放射性剂量水平满足辐射防护要求。     

EDXRF中几何探测光路分析及其优化设计

能量色散X射线荧光分析因其分析速度快、准确度高、分析过程简单等优势已经广泛的应用到医疗、考古等诸多领域。探测光路的最优化设计可以减小仪器散射本底,降低检出限,提高仪器的分辨率及探测效率,增强特征X射线的全能峰的峰背比,改善仪器的工作性能。应用自制的一款低检出限、高分辨率的能量色散X射线荧光分析仪,通过对纯元素Cu特征X射线探测完成了光谱仪几何光路最优化设计。实验结果表明,X射线管与样品的夹角、样品与探测器的夹角均为45°,X射线管到样品、样品到探测器的距离均为10mm时,特征X射线的峰背比最佳。同时将Al-Pb准直加装在光路中进行本底测量,散射本底以及仪器的检出限大大降低,提高了仪器的分辨率及探测效率,为痕量和微量元素的分析提供了优化的光路解决方案。     

基于蒙特卡罗模拟方法的圆筒形固体核径迹氡探测器探测效率的研究

以²²²Rn累积浓度的测量为研究对象,采用蒙特卡罗模拟方法,研究了圆筒形固体核径迹探测器的探测效率与圆筒体高度、固体核径迹片尺寸和形状之间的关系。研究结果表明:1)当圆筒形探测器半径和固体核径迹片尺寸一定时,圆筒形探测器的固有效率、击中效率以及总探测效率均随着探测器高度的增加而减小;2)当圆筒形探测器尺寸一定时,击中效率随着圆形固体核径迹片的半径增大而减小,固有效率和总探测效率会随着固体核径迹片半径的增大而增加;3)当圆筒形探测器尺寸和固体核径迹片面积相同时,采用圆形固体核径迹片的探测器和采用方形固体核径迹片探测器的固有效率基本相同,但前者的击中效率以及总探测效率明显都高于后者。     

C/O测井仪器的灵敏探测位置

利用蒙特卡罗数值模拟技术,研究了C/O测井仪不同源距探测器对不同厚度薄层的响应,以及地层孔隙度、仪器直径变化时,长、短源距探测器对同一薄层的响应.计算结果表明,C/O测井仪的灵敏探测位置在源和探测器之间,距探测器中心的垂直距离约12 cm,并且该灵敏探测位置不受仪器、井眼或地层性质的影响.     

江西某地区水中总α,总β放射性测量及评价

为了对江西某地区水中总α,总β放射性进行监测,对该地区的河水和井水进行采样,将样品分别进行浓缩、转移、洗涤、灼烧,经马弗炉高温灰化,采用BH1216低本底α、β测量仪测量水中总α、β放射性浓度.测量结果显示,井水水样总α、总β的平均比活度分别为0.045 9 Bq/L与0.1102 Bq/L;河水水样总α、总β的平均比活度分别为0.079 9 Bq/L与0.146 8 Bq/L,平均值均符合国家标准,少数井水样品与河水样品的总α比活度超过了国家标准.     

便携式α-β-γ谱仪设计

现有便携式谱仪无法同时对α-β-γ射线进行测量,使得相关人员对α-β-γ混合场景的评估与处理存在不便,因此研制了一套便携式α-β-γ谱仪以解决上述问题. 谱仪采用PIPS探测器和LaBr3(Ce)探测器分别对α-β粒子和γ射线进行测量,获取高分辨的能谱. 经测试,谱仪的α能量分辨率小于140 keV (5.486 MeV,0.1 atm),α表面发射率响应67.34% (241Am),β表面发射率响应19.13% (90Sr-90Y),γ能量分辨率小于3.4% (662 keV). 因此谱仪可同时测量α-β-γ射线并获取高分辨的能谱,有助于相关人员对测量现场做出快速准确的评估与处理.     

碳氧比能谱测井中能谱及探测器响应的数值模拟

利用蒙特卡罗中子粒子(MCNP)联合输运程序,对在井几何条件下地层中碳、氧、硅、钙等元素发生非弹性散射产生的伽马射线的测量谱及不同探测器的响应进行了模拟。结果表明,同种尺寸的BGO探测器比NaI(Tl)探测器的探测效率大;在谱处理过程中BGO探测器选择光电峰和第一逃逸峰的和作为特征能窗,而NaI(Tl)探测器以光电峰和第一、第二逃逸峰的和作为特征能窗。探测效率以及伽马光子计数与源距关系的模拟结果显示,长源距探测器晶体几何体积应为短源距探测器晶体体积的8倍左右时,二者才具有相当的测量精度。此模拟结果与实验谱具有较好的一致性,这为碳氧比能谱测井的谱处理奠定了基础。     

α谱仪探测效率的理论计算与实验测定

谱仪的探测效率表征了探测器接收和记录信息的能力.为了更精确的测量α放射性核素的活度,定准α能谱仪的探测效率是非常必要的.本文利用查圆面源对窗的几何因子表和基于蒙特卡罗思想的MatLab模拟这两种方法对α谱仪探测效率进行了理论计算,并用Matlab软件对这两者所得的数据进行了比较分析,结果表明在5.5％的.对误差范围内两者可以近似相等.通过241 Am标准面源与氡子体标准源对α谱仪的探测效率进行了测量,发现用241 Am标准面源测得的探测效率与理论计算的探测效率相差很大,用氡子体标准源测得的探测效率与理论值符合的很好.研究表明241 Am标准面源的活度的均匀性与准确性以及尺寸定位的准确性是造成241 Am标准面源探测效率实验值与理论计算值差异的主要原因.     

碳氧比能谱测井中能谱及探测器响应的数值模拟

利用蒙特卡罗中子-粒子(MCNP)联合输运程序，对在井几何条件下地层中碳、氧、硅、钙等元素发生非弹性散射产生的伽马射线的测量谱及不同探测器的响应进行了模拟。结果表明，同种尺寸的BGO探测器比NaI(TI)探测器的探测效率大；在谱处理过程中BGO探测器选择光电峰和第一逃逸峰的和作为特征能窗，而NaI(T1)探测器以光电峰和第一、第二逃逸峰的和作为特征能窗。探测效率以及伽马光子计数与源距关系的模拟结果显示，长源距探测器晶体几何体积应为短源距探测器晶体体积的8倍左右时，二者才具有相当的测量精度。此模拟结果与实验谱具有较好的一致性，这为碳氧比能谱测井的谱处理奠定了基础。     

基于COMSOL软件的半线圈电磁远探测响应特性分析

传统电法测井仪器探测深度仅数米,无法满足井周数十米水平井地层边界识别的需求.传统的电磁远探测方法都是基于磁场进行计算的,本文利用半线圈所具有的远探测能力,同时测量电场强度和磁场强度,计算了仪器旋转角度、工作频率、线圈系源距、仪器距边界距离等因素对半线圈响应特性的影响.研究表明:半线圈对旋转角度反应敏感;半线圈接收的信号...     

基于GAGG闪烁体探测器卫星小载荷的组装与测试

介绍北京师范大学天格计划团队研制的以Cerium-doped Gadolinium Aluminum Gallium Garnet (GAGG)闪烁体探测器为核心的卫星小载荷（BNU-120）的组装与测试工作．组装中,4个GAGG晶体（每个3.8 cm×3.8 cm×1.0 cm）通过硅胶与64个SiPM (Silicon Photomultiplier, Sensl MicroFJ-60035-TSV)耦合．实验在15 ～1330 keV范围内标定和测试了温度和偏压对探测器信号幅度的影响、探测器的能量与道址关系、探测器的能量分辨率与能量的关系,以及探测器的探测效率与能量的关系．标定测试结果与天格计划团队先期研发载荷标定数据一致,且探测器探测效率实验测量数据与基于Geant4的蒙特卡罗模拟数据相符．标定数据将用于未来BNU-120发射后在轨探测数据的修正．      

能谱探测效率影响的模拟计算

用蒙特卡罗方法模拟计算了闪烁晶体的长度以及源到探测器之间的距离对能谱探测效率的影响，避免了实际测量时的盲目摸索。模拟结果表明：光电峰效率与闪烁晶体的长度有关，但对源到探测器的距离变化不敏感。     

随钻方位电阻率测井仪器响应数值模拟

利用目标导向自适应有限元建立数值模拟模型,计算和分析天线源距、发射频率、地层倾角及围岩电导率等参数变化对随钻方位电阻率测井仪器响应的影响。数值计算结果表明:不同发射频率与天线源距对仪器探测深度影响较大,围岩电导率会影响仪器对地层边界探测的敏感性,地层倾角越大,仪器测量到的地质导向信号幅值衰减越快;利用随钻地质导向信号的极值、极性以及井周电阻率成像,可以快速准确地判断储层边界以及裂缝边缘和走向,为实时钻井地质导向提供依据。     

环境样品低水平γ放射性的活度测量

土壤中含有多种放射性核素,其中含量较高的核素有40K、226Ra、232Th和238U,以这四种的标准源为基础进行实验测量,计算各种能量所对应的全能峰的分支比和探测效率,从而计算出这些放射性核素的活度.通过实验的方法,用BH1936型低本底多道γ能谱仪作为实验仪器,把60Co和137Cs的混合放射源作为能量刻度的已知能量源,对实验仪器能量刻度,以及对标准土壤源40K、226Ra、232Th和238U的探测效率进行实验测量.以此为基础对环境样品进行了能谱分析,主要是测量和分析了环境土壤样品和建材样品的放射性活度,得到了标准源(40K、226Ra、232Th和238U)为代表的核素的比活度.     

5~10 MeV能区γ本底对锦屏深地核天体物理反应测量的影响探究

天体物理感兴趣能区(伽莫夫窗口)的带电粒子核反应截面极小,在地面进行测量会受到宇宙射线诱发本底的严重干扰．进行地下实验室核反应测量成为解决这一问题的主要途径．锦屏深地核天体物理实验（JUNA）装置是我国首个地下核天体反应测量设施,为开展恒星核合成关键反应直接测量提供了绝佳机遇．本工作测量了锗酸铋(BGO)探测阵列和溴化镧(LaBr₃)探测器在JUNA装置上的γ本底能谱,并通过减小符合时间、点火数选择、粒子甄别等技术,进一步压低了5~10 MeV能区的γ本底,同时讨论了探测器本底对部分JUNA计划开展的核天体反应测量的影响．      

湿度对CR-39固体核径迹探测器测量~(220)Rn/~(222)Rn水平的影响研究

在可调控温度、湿度及氡浓度的南华大学氡实验室对不同的湿度条件下CR-39固体核径迹探测器测量220Rn2、22Rn的探测效率进行了测定,分析了湿度对CR-39固体核径迹探测器测量220Rn、222Rn探测效率的影响.实验结果表明:相对湿度在35%-95%范围内,当湿度为50%左右时,CR-39固体核径迹探测器测222Rn,探测效率最高,标准偏差为2.0%;相对湿度在30%-100%范围内,当湿度为75%时,CR-39固体核径迹探测器测220Rn的探测效率最低,标准偏差达到78.4%.     

高纯锗探测器应用于稀有事例探测的研究进展

高纯锗探测器（HPGe）对于低本底稀有事例探测的发展具有重要的意义．本文介绍了HPGe的工作原理及其制备工艺，分析了对探测器起关键作用的钝化层和死层部分，并讨论了降低本底的关键技术．对于HPGe应用于包括暗物质探测和无中微子双贝塔衰变的稀有事例探测实验的进展，重点介绍了应用HPGe的CDEX、SuperCDMS、GERDA、MAJORANA等国际领先的稀有事例探测合作组相关实验技术和物理进展，进一步分析了HPGe用于下阶段国际稀有事例探测的发展方向．      

一种提高样品放射性活度测量准确度的新方法

在使用高纯锗γ谱仪测量样品的放射性活度时,探测器对γ射线的探测效率是影响测量准确度的一个重要因素.目前使用的两种得到探测效率的方法——标准样品法和蒙特卡洛法,因为各自的局限性,都存在一定的系统误差.结合两种方法,提出并建立了一种能够消除前两种方法系统误差,获得更准确的探测效率的新方法,即用蒙特卡洛方法计算待测样和标准样的探测效率的比值,再乘以实验测量得到的标准样的探测效率,得到待测样品的探测效率.所建方法的正确性通过蒙特卡洛软件计算的模拟实验得到了验证,并证明了新方法能够完全消除标准样品法的系统误差,并且在绝大多数情况下消除了蒙特卡洛法的系统误差.     

广东三个铀矿冶周围水环境的总α、总β放射性水平调查

采集了广东粤北地区三个铀矿冶周围的地表水、饮用水及工艺废水进行总放射性分析,总α用饱和层厚度法,总β用效率法。调查结果发现,铀矿冶废水处理结果良好;地表水的总α、总β放射性水平整体略高于广东省低本底地区江河水的水平;饮用水的总α、总β放射性与我国其它地区水平比较没有本质的差别,均符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》要求。     

D-D中子源孔隙度测井的蒙特卡洛模拟

根据D-D反应中子的能谱和角分布数据,建立了D-D中子源模型.根据标准刻度井数据,建立了井模型.采用MCNP程序模拟了D-D中子在井中的输运,给出了热中子相对通量沿轴线的分布和孔隙度探测灵敏度随源距的变化,结果显示对D-D中子源,孔隙度测量零灵敏约在17 cm附近,探测器的适宜布置区间为25～60 cm.根据D-T反应中子和Am-Be中子源的能谱及角分布数据,建立了其中子源模型,通过MCNP模拟,研究了补偿法孔隙度测井时近远探测器中的热中子计数比值R及测量灵敏度S随孔隙度的变化,并与D-D中子源的模拟结果进行了比较,结果显示D-D源有更高的测量灵敏度和更高的中子利用率.