【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。1γ射線穿過(guò)物質(zhì)時(shí)吸收與吸收系數(shù)μ的測(cè)定研究現(xiàn)狀。和質(zhì)量數(shù)A均保持不變）的過(guò)程中產(chǎn)生的。光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)。γ射線穿過(guò)物質(zhì)時(shí)其強(qiáng)度的衰減服從指數(shù)

　　

【正文】 的選擇對(duì)結(jié)果的精度有較大的影響， n選太大，失去采 用道數(shù)較少的優(yōu)點(diǎn)；若 n 選得太小每則有容易受峰漂和分辨率變化的影響，同時(shí) n 太小則基線較高，從而降低了峰面積與本底面積的相對(duì)比值。 Wasson 法 該法邊界道的取法與 Covell 法一樣，但本底基線選擇較低，與 TPA 法一樣。這一方法進(jìn)一步提高了峰面積與本底面積的比值，本底基線的不準(zhǔn)和計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)誤差對(duì)峰面積準(zhǔn)確計(jì)算的影響較小；而受分辨率變化的影響與 Covell 法相同，沒(méi)有 TPA法好。 圖 為 三種方法具體示意圖： 下面對(duì)三種方法進(jìn)行列表比較： 圖 三種方法示意圖及比較 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 14 頁(yè)，共 66 頁(yè) 表 三種全峰面積 法的比較 邊界選法 扣除 本底 方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 全峰面積法 可選在峰兩側(cè)的峰谷位置 ，或者選在本底直線與峰相切的那兩道上 按直線變化趨勢(shì)加以扣除，即將選取的邊界兩點(diǎn)連接，與 X軸組成梯形，梯形內(nèi)都是本底 受峰的漂移和分辨率變化的影響最小，同時(shí)也比較簡(jiǎn)單 本底面積的大小對(duì)峰面積的誤差有較大貢獻(xiàn) ，另外 峰的道數(shù)不宜取得太多 Covell 法 在峰的前后沿上對(duì)稱地選取邊界道 以直線連接峰曲線上相應(yīng)于邊界的兩點(diǎn)，把此直線以下的面積作為本底扣除。 提高了峰面積與本底面積的比值，結(jié)果受本底不確定的影響較小 n的選擇對(duì)結(jié)果 的精度有較大的影響 Wasson法 在峰的前后沿上對(duì)稱地選取邊界道 本底基線選擇較低，與 TPA 法一樣 本底基線的不準(zhǔn)和計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)誤差對(duì)面積準(zhǔn)確計(jì)算的影響較小 n的選擇對(duì)結(jié)果的精度有較大的影響 函數(shù)擬合法 其基本思路是根據(jù)所測(cè)量的峰區(qū)數(shù)據(jù)，把峰用一個(gè)已知的函數(shù)來(lái)描述，然后求出有關(guān)的參數(shù) (如峰高，半寬度等 )，峰的面積可以通過(guò)對(duì)這個(gè)函數(shù)的積分運(yùn)算求出 .例如，假設(shè)一個(gè)峰能用一個(gè)高斯函數(shù)來(lái)描述，即在峰區(qū)內(nèi)各道計(jì)數(shù) y(x)與道數(shù) x 的關(guān)系為 : 220( ) / 20y( ) xxx y e ???? 項(xiàng) 目 方 法 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 15 頁(yè)，共 66 頁(yè) 式中， 0x 為峰中心道數(shù) , 0y 為峰中心計(jì)數(shù)，即 00()y y x? ， ? 是描述峰分布寬窄的一個(gè)參量 (均方根差 )， 它與半寬度 (FWHM)的關(guān)系為 : 2 2 l n 2 H M ???? 若峰的參數(shù) 0y ， ? 已知，則峰的面積 N可通過(guò)積分計(jì)算得到 : 20( ) / 20() xxN y x d x y e d x??? ??? ? ? ????? 0012 ( )2 l n 2y F W H M y????? 01. 06 5( )FWHM y? 上式中的峰高 0y 與半寬度 FWHM 可以用不同的方法求出 .最直觀的一種方法是在 }I出借的峰形后扣除本底 (穿過(guò)峰底的一條直線或曲線 )，然后從峰形上畫(huà)出 0y 與FWHM。另一 種方法是根據(jù)半寬度刻度曲線求出相應(yīng)于所求峰的半寬度來(lái)，然后用圖解法在峰形上找出寬度與這個(gè)半寬度相等之點(diǎn)，由此可以測(cè)量此半寬度以上至峰頂?shù)木嚯x，該值的兩倍就是該峰的峰高。還有一種所謂的矩方法，在該方法中把全能峰看成是服從高斯分布的函數(shù)，因此峰的中心道數(shù)和方差可由分布的一階和二階矩求出 : 峰位 0x : 0 iiixyx y??? 方差 2? : 2220iiixy xy? ??? 然后再利用 公式 求出峰的半寬度 . 實(shí)際的峰形與高斯函數(shù)的描述有很大差異，為了準(zhǔn)確計(jì)算峰面積就必須找出能夠確切地描述峰形的函數(shù)形式。 各種峰形函數(shù)的形式可參閱文獻(xiàn) [10]中的 630 頁(yè) 。假定這個(gè)函數(shù)形式已選定，求峰面積可分兩步進(jìn)行 :第一步是使所測(cè)到的峰區(qū)數(shù)據(jù)擬合于所選擇的函數(shù)，函數(shù)的參量要用非線性最小二乘法求出。第二步是積分求這個(gè)函數(shù)或是利用已得到的積分公式的參量代入求得峰面積，這種方法叫函數(shù)擬合法 . 綜上所述， 全峰面積 CTPA)法 ，算法簡(jiǎn)便，且誤差較小，所以本論文才用主要全峰面積 CTPA)法。 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 16 頁(yè)，共 66 頁(yè) 4 實(shí)驗(yàn)儀器裝置簡(jiǎn)介 本課題實(shí)驗(yàn)部分 主要用到 兩套儀器：康普頓散射譜儀和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 康普頓散射 譜 儀 [11] 康普頓散射實(shí)驗(yàn) 臺(tái) 康普頓散射實(shí)驗(yàn)臺(tái) 的結(jié)構(gòu)包括 3 個(gè)方面：工作臺(tái)、鉛屏蔽室和探頭 （見(jiàn)圖 ） ： 工作臺(tái)：工作臺(tái)承載并固定鉛屏蔽室、散射棒、探頭和使得探測(cè)器轉(zhuǎn)動(dòng)定位的平臺(tái)，所以它要求制造精細(xì)，定位精度高。為了保證在 0176。~120176。范圍內(nèi)每 10176。測(cè)量位置點(diǎn)的測(cè)量精度好于 177。 1176。，所以在設(shè)計(jì)上采用位置精度為 ，從而保證了該系統(tǒng)的準(zhǔn)確，也保證了射線從準(zhǔn)直孔到鋁散射棒中心位置的精度要求。 （ 1） 鉛屏蔽室 (見(jiàn)圖 )：鉛屏蔽室是貯藏 137Cs源的要求菱形體，要求在正常使用，手柄放到開(kāi)的位置 （見(jiàn)圖 ） ，射線從準(zhǔn)直孔射出，在不使用時(shí)，手柄放到關(guān)的位置，這時(shí)源偏離準(zhǔn)直孔，保證在安全范圍內(nèi)，并且用鎖鎖定。鉛屏蔽室厚度足夠厚，內(nèi)部準(zhǔn)直孔分為兩部分，使準(zhǔn)直效果更為理想，測(cè)試結(jié)果完全符合衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求。 圖 康普頓散射試驗(yàn)臺(tái) 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 17 頁(yè)，共 66 頁(yè) 圖 （ 2） 探頭：為了減少天然本底的影響，在探測(cè)器前端實(shí)際 加 了鉛屏蔽層。探測(cè)器安裝 在一個(gè)固定塊上，可通過(guò)人工操作在工作臺(tái)的環(huán)行槽上自由轉(zhuǎn)動(dòng)（見(jiàn)圖 ）。 圖 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 18 頁(yè)，共 66 頁(yè) 圖 探頭 實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置的布局結(jié)構(gòu)合理，探測(cè)器定位準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活自如，放射源貯藏安全可靠，并附有必要的警告標(biāo)志，滿足了實(shí)驗(yàn)的要求 BH1324 型一體化多道分析器 1）用途與特點(diǎn)： BH1324 一體化多道分析器，是以 BH1224 型多道分析器卡為基礎(chǔ)而改進(jìn)的新產(chǎn)品（見(jiàn)圖 ） 。他集高壓、放大器和多道分析器卡為一體，通過(guò) RS232 串口電纜與計(jì)算機(jī)連接，免去了由于市場(chǎng)上出售的帶 ISA 槽的計(jì) 算機(jī)逐漸淡出帶來(lái)的影響，對(duì)計(jì)算機(jī)的機(jī)型選擇更為靈活，使得多道分析器本身受計(jì)算機(jī)制約的因素減少，為用戶選擇各種檔次、不同機(jī)型的計(jì)算機(jī)提供方便。本產(chǎn)品譜儀作為各類譜儀的基礎(chǔ)部件，可靈活組成各類譜儀；配套的 Ums38 仿真軟件，在 window 操作系統(tǒng)下運(yùn)行，具有數(shù)據(jù)通訊與傳遞、能量刻度、尋峰、設(shè)置重點(diǎn)區(qū)、顯示能量分辨率、打印譜和重點(diǎn)區(qū)的數(shù)據(jù)等功能。穩(wěn)定可靠，設(shè)計(jì)新穎美觀，使用方便，為定型產(chǎn)品。 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 19 頁(yè)，共 66 頁(yè) 圖 BH1324型一體化多道分析器 2）組成系統(tǒng) BH1324 型一體化多道分析器加上相關(guān)配套設(shè)備可組成如下譜儀 系統(tǒng)： （ 1） BH1324A 型多道γ譜儀 （ 2） BH1324B 型 X射線譜儀 （ 3） BH1324C 型多道α譜儀 （ 4） BH1324D 型四路α譜儀 （ 5） BH1324E 型環(huán)境γ譜儀 （ 6） BH1324A 型康普頓散射譜儀 3）主要技術(shù)性能 （ 1） 微分非線性：≤ % （ 2） 積分非線性：≤ % （ 3） 下閾：≤ 100mV（ 100mV～ 連續(xù)可調(diào)），上閾：≥ （ 100mV～ 連續(xù)可調(diào)） （ 4） 長(zhǎng)期穩(wěn)定性：開(kāi)機(jī)預(yù)熱 30min，連續(xù)工作 8h，道數(shù)漂移＜ 1% （ 5） 譜長(zhǎng)： 51 102 204 4096 道通過(guò)軟件（ ）任意調(diào)節(jié) （ 6） ADC 時(shí)鐘頻 率： 80MHz （ 7） 高壓： 0～ 1500V 可調(diào) （ 8） 低壓：177。 5V、177。 12V、（ 24V 可附加配進(jìn)口探頭），有過(guò)載 （ 9） 放大增益： 1～ 160 倍連續(xù)可調(diào) 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 20 頁(yè)，共 66 頁(yè) 4）使用環(huán)境 （ 1） 環(huán)境溫度： +5℃ ～ +35℃ （ 2） 環(huán)境濕度：≤ 80%（ 30℃） （ 3） 電源供給：交流 220V177。 22V， 50Hz177。 1Hz Ums38 仿真軟件 圖 Ums38 多道數(shù)據(jù)仿真軟件界面 Ums38 仿真軟件，在 window 操作系統(tǒng)下運(yùn)行，具有數(shù)據(jù)通訊與傳遞、能量刻度、尋峰、設(shè)置重點(diǎn)區(qū)、顯示能量分辨率、打印譜和重點(diǎn)區(qū)的數(shù)據(jù)等功能。具體各項(xiàng)功能后面詳細(xì)解釋。 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) [12] 核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是 2020 年南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院聯(lián)合北京核儀器廠共同研究開(kāi)發(fā)的一個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的“核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 21 頁(yè)，共 66 頁(yè) 將射線密度、厚度、料位（液位）等測(cè)量手段整合為一體，并能連接其它核類儀器，如：示波器、多道定標(biāo)器、放大器等實(shí)驗(yàn)儀器，能夠完成大部分核技術(shù)應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)，并可進(jìn)一步開(kāi)發(fā)核物理、輻射防護(hù)等方面的實(shí)驗(yàn)。其主要應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)研究、科研實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，加深對(duì)測(cè)量原理的理解，無(wú)論對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究都將發(fā)揮巨大的作用。雖然 核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)現(xiàn)階段只是在南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院核技術(shù)實(shí)驗(yàn)室正式使用，但隨著對(duì)平臺(tái)技術(shù)性能的進(jìn)一步改進(jìn)、對(duì)平臺(tái)功能的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)以及配套教材的形成，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在核技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上必將得到極大的推廣應(yīng)用，必將在一定程度上緩解全國(guó)核專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)難的問(wèn)題。 另外，根據(jù)我校核科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的定位：培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒖蒲心芰?、?chuàng)新能力，以人為本，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。通過(guò)對(duì)平臺(tái)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能的開(kāi)發(fā)和提升， 對(duì)于“ 建立科學(xué)的、適應(yīng) 21 世紀(jì)的”知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)核專業(yè)人才要求的實(shí)驗(yàn)新體 系、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究和創(chuàng)新能力，必將起著重要的、積極的作用。 綜上所述，本設(shè)計(jì)中的核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一定會(huì)有很好的發(fā)展前景。 工作原理 核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的工作原理是在γ射線從放射源放出穿過(guò)物質(zhì)與物質(zhì)相互作用，并通過(guò)閃爍探頭或電離室測(cè)量作用前后射線強(qiáng)度的變化得到厚度、密度、料位等一系列的物理學(xué)參數(shù)。 組成及結(jié)構(gòu) 核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有以下幾個(gè)部分組成：放射源、準(zhǔn)直器、閃爍探頭、電離室、計(jì)數(shù)器、相應(yīng)的核電子學(xué)電路、操作界面等。 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如 下 圖所示： 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 22 頁(yè)，共 66 頁(yè) 圖 核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 圖 鉛室 圖 準(zhǔn)直器 圖 圖 操作界面 閃爍探測(cè)器 閃爍探測(cè)器是利用某些物質(zhì)在核輻射的作用下會(huì)發(fā)光的特性探測(cè)核輻射的，這南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù) 學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 23 頁(yè)，共 66 頁(yè) 些物質(zhì)稱為熒光物質(zhì)或閃爍體。光電器件將微弱的閃爍光轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娮?，光電子?jīng)過(guò)多次倍增放大后，輸出一個(gè)電脈沖，這種裝置叫做閃爍探測(cè)器。 閃爍探測(cè)器的主 要組成部分由閃爍體、光電收集系統(tǒng)、反射層、光電倍增管（或其他光 電器件）以及給光電倍增管各電極提供電的分壓器。他們密封在一個(gè)不透 光的外殼里，統(tǒng)稱為探頭，如 圖 所示。 閃爍探測(cè)器的工作原理為：帶電粒子進(jìn)入閃爍體中，使原子（或光子）電離激發(fā)，受激原子在退激過(guò)程中發(fā)光，光子穿過(guò)閃爍體、光導(dǎo)，一部分到達(dá)光電倍增管的光陰極，在光陰極上打出光電子，被光電倍增管的第一倍增極收集的光電子經(jīng)過(guò)光電倍增管各倍增極的倍增（或稱放大），便產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào) [1]。 定標(biāo)器 定標(biāo)器是最早使用的一 種核輻射測(cè)量?jī)x器，其形式是各種各樣的，內(nèi)部電路有簡(jiǎn)有繁，適合于不同的使用要求。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性和精度，近代的定標(biāo)器一半都具有自動(dòng)操作和自動(dòng)控制等功能，能夠精確記錄任意選定時(shí)間內(nèi)的脈沖計(jì)數(shù)，可直接顯示或輸出測(cè)量結(jié)果。定標(biāo)器的原理框圖如 圖所示，它包括輸入級(jí)、計(jì)數(shù)電路、定時(shí)電路和控制電路。 圖 閃爍探測(cè)器組成示意圖 1— 反射層； 2— 閃爍體； 3— 硅油； 4— 光導(dǎo)； 5— 光電倍增管； 6— 分壓器； 7— 高壓電源； 8— 電信號(hào)記錄儀器； 9— 暗盒 3 1 9 2 5 6 8 7 4 探頭