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γ能谱全谱法测定γ剂量方法技术研究

作　者: 唐丽丽
导　师: 赖万昌
学　校: 成都理工大学
专　业: 辐射防护及环境保护
关键词: γ能谱 G(E)函数剂量蒙特卡罗
分类号: TL817.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

使用γ能谱仪进行辐射环境评价,可以在测量土壤中放射性核素的同时,还能测出空气吸收剂量率,达到同时多参数测量,不必再使用剂量率仪的目的,是一种高效、经济的方法。本课题借鉴国内外的研究成果,采用全谱法测定空气吸收剂量率,对一台φ75 mm×75mm NaI(Tl)晶体探测器的能谱特性进行测量与理论分析,建立其能谱剂量转换函数,即G(E)函数。在用最小二乘法求解G(E)函数时,本课题选取铀模型、钍模型、钾模型和铀、钍、钾混合模型,以及人工放射性核素60Co、137Cs来获取标准能谱。将G(E)函数估算剂量结果与贝克公式法计算结果进行比对,利用放射性标准模型和野外实地测量的数据对该函数的准确性进行验证,分析误差原因。另外,应用蒙特卡罗软件MCNP模拟不同尺寸NaI(Tl)探测器对不同γ射线能量的点源仪器谱,建立它们的能谱剂量转换函数。取得的研究成果如下:(1)通过对两台多道能谱仪的比对,G(E)函数计算铀、钍、钾和混合模型剂量的相对误差与G(E)函数方程中k的取值有关,k=3时,平均相对误差S在2%左右,k=2时,S大约为5%,因此k值越大,相对误差越小,估算剂量越准确,k值为标准源的个数减一时最佳。(2)通过对放射性标准模型和天然辐射场的验证测量,贝克公式法估算剂量的相对误差在20%左右,而使用G(E)函数法时相对误差在5%以下,说明γ能谱全谱法测定γ剂量较贝克公式法更精确。(3)不同标准源的选取对换算剂量结果也不同,标准源只有铀、钍、钾和混合模型时,计算这四个模型剂量的相对误差在2%左右,计算本底模型和校内某处的剂量相对误差分别为4.2%、10.86%,在标准谱中增加60Co、137Cs两个人工放射源的仪器谱后,计算这四个模型剂量的相对误差降低在1%左右,计算本底模型和校内某处的剂量相对误差分别为0.096%、4.57%,能更精确的测定γ空气吸收剂量率值。(4)将蒙特卡罗软件MCNP模拟不同尺寸NaI(Tl)晶体探测器对11个γ射线能量的点源仪器谱作为标准谱,不论探测器的NaI(Tl)晶体尺寸大小为多少,k值越大,相对误差越小,k=10时,G(E)函数法求剂量的平均相对偏差S都在1.5%以下。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章引言  10-16
  1.1 选题依据及研究意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 γ能谱法测定剂量的方法技术  11-15
    1.3.1 总计数率法  11-12
    1.3.2 贝克公式法  12-13
    1.3.3 HASL 标定法  13
    1.3.4 全谱法  13-15
  1.4 研究内容和创新点  15
    1.4.1 研究内容  15
    1.4.2 创新点  15
  本章小结  15-16
第2章 NaI(Tl)多道γ能谱测量的基本理论  16-27
  2.1 γ能谱测量的原理  16-19
  2.2 γ能谱仪的结构及工作原理  19-21
  2.3 NaI(Tl)探测器的沉积谱特征  21-24
  2.4 γ能谱仪的主要性能指标  24-26
  本章小结  26-27
第3章辐射防护中常用的量及测量方法  27-33
  3.1 辐射防护中常用的量  27-29
    3.1.1 吸收剂量  27-28
    3.1.2 剂量当量  28-29
    3.1.3 有效剂量当量  29
    3.1.4 剂量限值  29
  3.2 辐射剂量的测量  29-32
    3.2.1 剂量测量方法  29-31
    3.2.2 仪器装备及其技术指标  31-32
  本章小结  32-33
第4章 γ能谱测定γ剂量  33-44
  4.1 γ能谱全谱法测定γ剂量基本原理  33-34
  4.2 求解能谱剂量转换函数  34-40
    4.2.1 最小二乘方法原理  34-35
    4.2.2 实验获取标准能谱N(E)  35-40
  4.3 贝克公式法测定γ剂量  40-43
    4.3.1 实验过程  40-41
    4.3.2 数据处理  41-43
  本章小结  43-44
第5章实验数据处理及试验结果分析  44-51
  5.1 实验数据处理  44-47
  5.2 试验结果分析  47-50
    5.2.1 本底模型对比  47-49
    5.2.2 天然辐射场对比  49-50
    5.2.3 误差分析  50
  本章小结  50-51
第6章蒙特卡罗在γ能谱全谱法中的应用  51-59
  6.1 蒙特卡罗方法及MCNP 程序简介  51-52
  6.2 蒙特卡罗基本原理  52-54
  6.3 蒙特卡罗法获取点源标准能谱N(E)  54-56
    6.3.1 建立探测器模型  54
    6.3.2 计算与点源标准谱对应的空气吸收剂量率  54-56
  6.4 计算结果分析  56-58
  本章小结  58-59
结论  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-63
攻读学位期间取得学术成果  63-64
附录A 拉格朗日插值法Matlab 程序  64-66
附录B 蒙特卡罗模拟γ能谱程序  66-68

γ能谱全谱法测定γ剂量方法技术研究

内容摘要

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