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M.C.方法在用γ测量环境样品放射性活度和用β测量新材料密度中的应用

作　者: 陈忠
导　师: 徐家云
学　校: 四川大学
专　业: 粒子物理与原子核物理
关键词: 蒙特卡罗方法 环境样品放射性活度 HPGe γ谱探测效率 β射线厚度测量 β射线透射率
分类号: O571.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 199次
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内容摘要


由于射线带有核的特征和射线穿过物质时能量、强度要发生改变,因此可以通过对射线的测量了解物质的特性,例如确定放射性核素的种类和放射性活度,以及物质的面密度（或质量厚度）等。而射线穿过物质时,能量和强度的改变要受到各种因素的影响,一些因素的存在会给测量结果带来误差。用实验的方法确定这些误差的大小常常是一件繁琐的工作,有时甚至是一件困难的事情,而用蒙特卡罗（M.C.）方法处理却要容易得多。本文提出了γ活度和β厚度测量中需要解决的两个问题,并用M.C.方法分别进行了计算,取得了有意义的结果。 测量环境土壤中的放射性活度对于保护人的健康和了解水土流失都具有重要意义。使用高纯锗γ谱仪进行测量可以最充分地减少由于仪器本身引起的误差,这时待测样品与标准样品之间的差别便成为测量误差的重要来源。例如,由于去除水分的方法不同,待测土壤样品与标准土壤样品相比可能含有不同程度的水分。其含水量必然造成更多γ射线的吸收和散射,这会使待测样的γ探测效率比标准样品的低,而在实际测量中往往忽略了这一差别。本文用M.C.方法,计算了不同能量的γ射线(它们分别是人们最关心的天然放射性核素238U、232Th、226Ra、40K及其子体的特征射线)在样品中存在不同含水量时用高纯锗γ谱仪测量的探测效率,由此效率-含水量关系可以得出不同含水量对测量结果准确性的影响。所取得这一结果对于指导样品制备和提高环境样品放射性活度测量的准确性具有实际意义。在计算输入程序的编写上,利用技巧大大节

全文目录


第一章 引言  8-12
  1．1 研究环境土壤样品中的含水量对放射性活度测量的意义  8-9
  1．2 研究β射线对不同物质的穿透率对靶材料密度测量的意义  9-10
  1．3 用蒙特卡罗方法解决上述问题的可行性和意义  10-12
第二章 蒙特卡罗方法概述  12-24
  2．1 蒙特卡罗方法的基本思想  12-13
  2．2 蒙特卡罗方法的解题思路  13
  2．3 蒙特卡罗方法的特点  13-14
  2．4 随机数与伪随机数  14-16
  2．5 已知分布的随机抽样  16-18
  2．6 蒙特卡罗方法解粒子输运问题的程序结构  18-20
    2．6．1 程序结构  18-20
    2．6．2 粒子输运的终止条件  20
  2．7 蒙特卡罗方法的收敛性和误差估计  20-21
    2．7．1 收敛性  20
    2．7．2 误差估计  20-21
  2．8 MCNP程序简介  21-24
第三章 土壤样品中的含水量对放射性活度测量准确性影响的模拟计算  24-40
  3．1 用 HPGe γ谱仪测量环境样品放射性活度的原理  24-26
  3．2 含水量对活度测量准确性影响的分析  26-27
  3．3 含水量对高纯锗 γ谱仪探测效率影响的模拟计算  27-34
    3．3．1 计算思想  27
    3．3．2 含水量和 Y射线能量的选取  27-28
    3．3．3 对计算系统的描述  28-30
      3．3．3．1 HPGeγ探测器模型描述  28
      3．3．3．2 环境土壤样品模型描述  28-30
    3．3．4 对不同含水量的材料卡描述方法  30-34
      3．3．4．1 样品材料组成  30
      3．3．4．2 材料卡中元素相对含量的计算方法及技巧  30-34
  3．4 含水量对活度测量准确性影响大小和讨论  34-40
    3．4．1 不同含水量对不同能量 γ射线探测效率的影响大小  34-37
      3．4．1．1 同一水分条件下不同能量点的HPGe探测效率影响  35-36
      3．4．3．2 同一能量条件下不同水分时的HPGe探测效率影响  36-37
    3．4．2 计算正确性讨论  37-39
    3．4．3 结论  39-40
第四章 蒙特卡罗方法在β测量密度中的应用  40-65
  4．1 用β测量密度的物理基础  40-41
  4．2 用β测量靶材料密度中需要模拟计算的问题  41-42
  4．3 对不同材料β透射率的模拟计算  42-57
    4．3．1 计算思想  42
    4．3．2 计算系统的描述和参数选择  42-44
    4．3．3 不同材料、不同厚度和不同β粒子能量透射率的计算值  44-57
  4．4 结果与讨论  57-63
  4．5 计算正确性验证  63-65
第五章 结术语  65-66
参考文献  66-73
致谢  73

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 原子核物理学、高能物理学 > 原子核物理学 > 放射性原子核衰变
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