强激光与粒子束
2023, 35(5): 059001
1 武汉第二船舶设计研究所, 湖北 武汉 430064
2 中国计量科学研究院, 北京 100013
K荧光辐射装置可填补国内超大型测量面积核辐射探测器计量检定需求, 该装置具通量高、 能量点多、 单色性好、 有成本低、 即开即用等优势。 其原理是X射线光机发射出的X射线轰击辐射体材料产生多种特征X射线即荧光射线, 在荧光射线出射路径上加入次级过滤器吸收掉多余的射线以提高荧光纯度, 辐射体以及次级过滤器的材料厚度值与荧光产额、 纯度直接相关。 通过MC(Monte Carlo)程序计算荧光装置各项指标参数结果, 指导后期试验装置的建立和研究, MCNP5(Monte Carlo N Particle Transport Code)软件模拟Cs2SO4辐射体数据表明: 荧光装置具有良好的屏蔽和准直的效果, 荧光以辐射体中心垂直面呈对称逐渐减小分布; 荧光产额随着辐射体厚度的增加逐渐增大, 但存在相对饱和厚度值, 即辐射体达到一定厚度值以后, 荧光产额不再随辐射体厚度的增加而增大, 而是趋于饱和状态; 为获取单一能量荧光辐射场, 在荧光出射束方向增加次级过滤器TeO2材料, 其吸收L, Kβ射线会远远大于Kα射线, 以达到消除L, Kβ射线保留Kα射线目的, 形成单能的参考辐射场; 在距离辐射体中心30 cm处, 通过多组数据表明, 次级过滤厚度为0.035 cm时, 荧光纯度94.521%为最大且荧光产额最高; 荧光纯度随着次级过滤器材料的厚度增加呈现先增加后逐渐减小的趋势; 使用LEHGe探测器实际测量获取K荧光辐射装置能谱数据, 通过ROOT程序对测量能谱数据处理和分析, 拟合出Kα1和Kα2能量点的峰位道址误差小于0.005%, 测量分析出其能量值与理论值偏差分别为0.19%, 0.23%, 测量结果与实际理论能量值相符。 测量结果可验证MCNP5程序计算出的次级过滤器材料具有良好吸收效果且实现了单能荧光参考辐射场。
荧光装置 荧光纯度 能谱测量 MCNP5 Root Fluorescence device Fluorescence purity Energy spectrum measurement MCNP5 ROOT 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3595
强激光与粒子束
2020, 32(8): 084002
成都理工大学地学核技术四川重点实验室, 四川 成都 610059
半导体探测器具有优异的性能因而被广泛应用于能量色散X射线荧光测量, 以传统型Si-PIN半导体探测器与复合型CdTe半导体探测器为研究对象, 分别从材料属性、 探测效率、 能量分辨率等方面对两种探测器进行对比, 重点分析探测器灵敏区厚度、 入射X射线能量、 后级电路成型时间等因素对其性能的影响, 并对由逃逸峰、 空穴拖尾效应所导致的X射线荧光能谱的差异进行分析; 同时, 针对探测器空穴收集不完全的问题, 基于FPGA设计了带有上升时间甄别功能的数字多道脉冲幅度分析器, 能够有效消除空穴拖尾的影响, 提高能量分辨率。 从实验结果可知: 对能量低于15 keV的射线, Si-PIN与CdTe探测器的探测效率基本相当; 对能量大于15 keV的射线, CdTe探测器的的探测效率明显占优; Si-PIN探测器的最佳成形时间约为10 μs, CdTe探测器的最佳成形时间约为2.6 μs, 因而CdTe探测器更适用于高计数率条件; 对于不同能量的X射线, Si-PIN探测器的能量分辨率优于CdTe探测器; CdTe探测器具有明显的空穴拖尾效应, 将CdTe探测器与带上升时间甄别功能的数字多道脉冲幅度分析器配合使用, 其能量分辨率显著提高。
能量色散X射线荧光 能谱测量 Si-PIN Si-PIN CdTe CdTe Energy dispersive X-ray fluorescence Spectrometer measurements
1 成都理工大学核技术与自动化工程学院, 四川 成都 610059
2 成都申辐仪器设备有限公司, 四川 成都 610059
3 中国石油长庆油田分公司勘探部, 陕西 西安 710018
沉积岩中放射性元素铀、 钍、 钾的含量主要取决于岩石中泥质的含量, 而泥质含量的高低是判别沉积岩类别的主要依据, 因此, 可以将铀、 钍、 钾的比活度或含量值作为判别沉积岩岩类的量化指标。 利用低本底伽马能谱法测量岩石样品中铀、 钍、 钾的比活度或含量, 可以快速、 准确地进行岩类判别。 由于放射性测量受样品几何形状、 样品质量及其所含水分含量变化的影响, 因此岩类判别的准确性会受到影响。 通过理论探讨和实验验证, 发现各待测核素特征峰计数率值与样品质量成线性关系, 且不同的能量区域、 不同的岩性, 线性关系系数与趋势拟合程度都是不同的; 当样品的水分含量不超过10%(取样时, 岩屑水分不超过10%)时, 对测量结果的影响很小(变化值均在一倍均方差以内), 因此, 水分含量对低本底伽马能谱法判别沉积岩岩类的准确性不产生显著的影响, 一般可以不予考虑。 对陕西定边某油气勘查区钻孔岩屑样品进行判别试验, 对实测数据进行质量校正后, 利用铀、 钍、 钾道的“归一化”计数率值(即单位质量的计数率)只能粗略地划分不同沉积岩的大类, 再以铀、 钍、 钾特征峰的合峰计数率建立综合判别模式, 能够对岩类进行进一步细分, 且判别准确度达到75%以上。
低本底 伽马能谱测量 岩类判别 质量 水分含量 Low background Gamma spectrometry Distinguishing types of rocks Mass Moisture content 光谱学与光谱分析
2016, 36(4): 1127
北京大学 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
介绍一种使用闪烁体耦合电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）的方式对离子进行记录的汤姆逊能谱仪，可实现对离子能谱的实时单发测量。同时，该谱仪利用倾斜电极板对离子进行偏转，可减少由于离子打在电极板上产生的电磁噪声，能够提高实验结果的信噪比。该谱仪在北京大学4.5 MV静电加速器和2×6 MV串列加速器上进行了标定实验，测量了闪烁体将离子转化成光子后的探测效率，实验结果也验证了该谱仪的可行性和稳定性。该汤姆逊谱仪将用于北京大学激光加速器CLAPA对离子束流的测量研究。
汤姆逊离子谱仪 激光离子加速 离子能谱测量 Thomson spectrometer laser-driven ion acceleration ion spectrum analysis 强激光与粒子束
2015, 27(11): 112001
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
为了满足实时现场测量和能谱监测的需求,设计了一种便携式无线多道数据采集系统。系统可以完成小剂量能谱测量和多道分析,并采用WIFI通信的方式,结合Android操作系统平台实现对能谱测量数据的记录和处理。介绍了系统的设计方案,包括测量原理、硬件设计和软件设计。具体阐述了各个硬件单元的原理、功能和设计要点。最后进行了能谱测试和同类仪器比对实验,根据测量结果分析了该能谱测量系统的性能。系统样机的采集道数为64k,能量分辨率为3.81%。
能谱测量 多道 辐射探测 峰保持 energy spectrum multi-channel radiation detect peak holding WIFI WIFI Android Android 强激光与粒子束
2014, 26(12): 124004
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 中国工程物理研究院脉冲功率科学与技术重点实验室， 四川 绵阳 621900
在高能闪光照相技术中，高能X射线的能谱测量一直是一个难点。在以往研究方法的基础上，指出控制散射的影响程度是提高能谱测量精度的关键。提出采用圆形阵列法对X射线能谱进行测量，并针对一特定能谱的X射线设计了测量装置，蒙特卡罗模拟结果表明，可以将散射的影响控制在4%以内，这对提高能谱测量精度具有十分重要的意义。
高能X射线 能谱测量 圆形阵列法 蒙特卡罗模拟 high-energy X-ray energy spectrum measurement circular array method Monte-Carlo simulation 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2995
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学 近代物理系， 合肥 230026
为满足高能X射线能谱测量的需要，提出采用MLS法进行能谱测量的方案。MLS法克服了其他测量方法散射不易控制、光场不均匀性影响较大的缺点，还具有对不同角度能谱进行测量的优势。对MLS法的测量原理以及测量过程中的注意事项进行了明确，并利用蒙特卡罗方法针对一特定的X射线能谱设计了两种不同介质的测量装置，并将测量装置自身散射的影响控制在5%以内。
高能X射线 能谱测量 MLS法 蒙特卡罗模拟 散射控制 high energy X-ray energy spectrum measurement multi-layer stacking method Monte Carlo simulation scattering control
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
介绍了“神龙一号”直线感应加速器电子束时间分辨能谱测量新方案--用螺线管磁场旋转束流法测量其出口电子束能谱,阐述了旋转束流法基本原理及测量方案设计,并且讨论了测量误差。此方案所测能谱为时间分辨离散型束流能谱,其误差与所测离散束流能谱相关。通过测量“神龙一号”加速器末端的电子束流在螺线管磁场中的旋转角度及角度展宽,从而得到脉冲电子束流能谱。
强流束 能谱测量 旋转束流法 直线感应加速器 high current beam energy spectrum rotating beams in solenoids linear induction accelerator
