针对城市大气颗粒物监测、 污染物溯源等工作现场实时分析的迫切需要, 研制了基于β-X射线分析技术的大气颗粒物浓度-元素分析仪。 以β射线在物质中的衰减规律和能量色散X射线荧光分析原理, 通过仪器总体设计、 结构设计、 FPGA硬件电路设计和软件设计, 实现了在线分析大气颗粒物浓度及其元素识别、 含量计算等功能; 通过制备纯元素颗粒沉积滤膜样品作为大气颗粒物标准样品, 完成了分析仪的标定。 该分析仪可在线、 连续监测大气颗粒物（如TSP, PM10, PM2.5）的质量浓度及其所含的30种元素种类和含量。 成都东郊的现场应用显示, 分析仪对大气颗粒物的浓度测量值与成都环保局的监测值具有很好的一致性, 对颗粒物中所含重金属元素（如As, Hg, Cd, Cr, Pb等）的监测较为灵敏。 通过技术性能测试, 表明分析仪具备检出限低、 快速分析、 使用方便等特点, 能够满足城市大气监测过程中对颗粒物浓度和元素实时分析的迫切需求, 具有较强的现场应用能力。

利用β射线法气溶胶质量浓度自动观测仪器和膜采样设备,于2013年9月至10月在北京上甸子大气本底站进 行了气溶胶PM2.5 质量浓度的自动观测和人工采样方法的对比试验。结果表明,两种方法的观测结果间具有较 好的一致性,呈显著的线性相关关系；在PM2.5 质量浓度较低(<35 μg·m-3)和较 高(>250 μg·m-3)时,两种方法间的偏差较大;随着空气PM2.5 质量浓度的增加,自动观 测方法与人工方法观测结果间的偏差逐渐增大。两种方法间的线性回归方程斜率、截距和相关系数均 达到了国家环境保护标准HJ 653-2013的有关要求。对全部观测数据、>10 μg·m-3和 10～150 μg·m-3浓度范围内的数据分别建立了回归订正方程,同时,根据不同气 团轨迹条件也建立了订正方程,订正效果表明以10～150 μg·m-3范围内数据建立的回归订正方程为最优。

低密度泡沫材料大多存在一定程度的密度不均匀性,这对其后续使用性能将带来不良影响。简述了ICF靶用聚丙烯酸酯泡沫的制备方法,对其密度不均匀性形成机理进行理论分析。在此基础上,改进其制备工艺,控制泡沫密度分布,并利用β射线检测技术,对制备工艺改进前后直径为mm量级的低密度聚丙烯酸酯泡沫柱进行密度分布表征。研究结果表明:改用聚四氟乙烯代替玻璃模具,有利于制得密度分布均匀的泡沫样品;选用最高的紫外光的能量,能促进自由基均匀分布,从而最终能够提高泡沫的密度均匀性。采用β射线对密度范围为10～100 mg·cm-3的TMPTA泡沫的密度均匀性进行表征,结果表明:随着泡沫密度的降低,密度均匀性越低,对制备工艺要求越高。

惯性约束聚变靶材料面密度及其均匀性分布可以通过β射线束透射法进行测量，要完成这一测量，需首先用一系列面密度已知、组成成分与待测材料相同的标准材料对测量装置进行刻度。针对惯性约束聚变靶材料一类还处于研制阶段的新材料的密度测量，提出了用成分相近的材料作为替代标准进行刻度的方法，并用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量电子穿过不同材料的透射率，得到了这种刻度方法对测量结果带来的误差大小，用纸作标准测量CH泡沫靶材料的误差只有百分之几，这一误差在实际测量中可以由蒙特卡罗模拟方法得到修正。该刻度方法解决了惯性约束聚变靶材料一类新材料面密度用β透射法测量中的定标问题。

低密度泡沫材料大多存在一定程度的密度不均匀性,这对其后续使用性能将带来不良影响.文中简述了ICF靶用聚丙烯酸酯泡沫的制备方法,并利用β射线和X射线检测技术,对直径为mm量级的低密度聚丙烯酸酯泡沫柱进行密度分布表征.研究结果表明:泡沫柱沿轴向的密度分布比较均匀,而沿径向呈内低外高分布,形成了明显的密度梯度.实验表明:射线检测技术测量靶用低密度泡沫的方法可基本满足目前的实验要求,但密度分辨率和空间分辨率还有待进一步提高.

利用多组态Dirac-Fock方法,系统研究了不同离化度氩离子的Kα和Kβ线的结构以及内壳层旁观洞态和高n旁观电子对其结构的影响.结果表明:剥离1s、2l壳层电子而引起的Kα和Kβ线的"紫移"要强于剥离3l壳层电子的;最内层的1s旁观洞态产生的伴线与Kα和Kβ线离得较远,而较外层的2l、3l伴线与Kα和Kβ线基本重合在一起;3pnl-1snl和2pnl-1snl(n=3…6;l=0…5)类型跃迁产生的伴线的形状和位置随nl的增加逐渐接近Kα和Kβ线.

分析了提取滤膜上粉尘浓度信息的几种方法,以β射线法作参考对比,用光度法测量了滤膜粉尘样品对六种不同波长的光度吸收特性及其衰减系数,从而获得粉尘质量浓度的信息.

本文介绍了应用β射线测量大气中PM10含量的原理及用于β射线探测的G-M计数管的特性；分析了测量数据统计特征及数据处理的理论基础；提出了构成PM10测量系统的方法和相关的数据处理技术。