手持式核素识别仪探测装置的研究

摘要

手持式核素识别仪(Hand-held Radioisotope Identification Device)是根据所探测的放射性核素放射出的特征γ射线，进行分析及识别出所对应的核素的多道谱仪核监测设备。该设备可以用于放射性核素的检测、剂量率监测、遗漏放射源寻找与定位，它为放射性污染核素及核材料管理提供了探测与鉴别手段。
　　 本论文题目源自“863”计划项目“高精度能谱探测仪器研发”（项目编号:2012AA061803）主要是针对核素识别仪探测装置的各种影响进行研究和MCNP5模拟计算。
　　 主要研究内容和成果有:
　　 (1)用MCNP5方法进行模拟探测效率与实测探测效率对比;不同尺寸的晶体的探测，模拟该尺寸的探测效率。建议采用直径选择2英寸到1寸，柱长选择大于2英寸的晶体实际选用晶体尺寸提供数据参考。
　　 (2)用MCNP5方法对探测器的封装材料的减弱系数进行模拟，论证蒙特卡罗对减弱系数正确性;对四种材料进行了不同情况的减弱系数进行模拟。建议采用材料聚甲醛和铝合金适合作为封装材料，而材料的封装厚度应该0.5cm以下，为确定探测装置的封装材料及其厚度提供参考。
　　 (3)用MCNP5方法模拟了对固定源不同距离下探测器的能量沉积分布;针对不同情况下，模拟探测器中沉积能分布情况。建议采用角度范围内的沉积能量没变化为核素的识别与寻找方式提供一定的参考。
　　 (4)根据国际原子能机构(International Atomic Energy Agency，IAEA)的关于手持核素识别仪的规范，模拟部分核素的γ能谱响应，并且与实验数据相互验证，建议采用模拟核素谱图作为核素识别库和探测选型提供一定的参考。
　　 本文使用MCNP5软件分别对手持式核素识别仪的碘化钠(NaI(TI))、溴化镧(LaBr3(Ce))探测装置的各个方面进行研究，为手持式核素识别仪的研制提供一定的参考。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容

第2章 理论基础

2．1 伽玛射线与物质的相互作用

2．1．1 光电效应

2．1．2 康普顿效应

2．1．3 电子对效应

2．2 伽玛射线在物质中的衰减

第3章 闪烁晶体

3．1 闪烁晶体的简介

3．2 闪烁晶体的性能

3．2．1 发光效率

3．2．2 发射光谱和光阴极的光谱响应配合

3．2．3 发光时间

3．2．4 能量分辨率

3．2．5 探测效率

3．2．6 阻止本领及透明度

第4章 蒙特卡罗方法

4．1 蒙特卡罗方法的发展与相关软件

4．2 MCNP5蒙特卡罗程序

第5章 蒙特卡罗对闪烁体探头的初步模拟

5．1 蒙特卡罗的建模

5．2 闪烁体探头的初步模拟

5．3 谱图的展宽

5．4 模拟谱图与实测谱图的比较

第6章 闪烁体晶体探测装置的研究

6．1 探测效率

6．2 晶体尺寸

6．3 能量沉积

6．4 封装材料

6．4．1 封装材料的衰减规律

6．4．2 几种材料的减弱系数

6．4．3 材料的选择

6．5 能谱响应

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果