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

　　

【正文】 的選擇對結(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；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 n 太小則基線較高，從而降低了峰面積與本底面積的相對比值。 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。這一方法進一步提高了峰面積與本底面積的比值，本底基線的不準和計數(shù)統(tǒng)計誤差對峰面積準確計算的影響較小；而受分辨率變化的影響與 Covell 法相同，沒有 TPA法好。 圖 為 三種方法具體示意圖： 下面對三種方法進行列表比較： 圖 三種方法示意圖及比較 南華大學 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 14 頁，共 66 頁 表 三種全峰面積 法的比較 邊界選法 扣除 本底 方法 優(yōu)點 缺點 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 按直線變化趨勢加以扣除，即將選取的邊界兩點連接，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，同時也比較簡單 本底面積的大小對峰面積的誤差有較大貢獻 ，另外 峰的道數(shù)不宜取得太多 Covell 法 在峰的前后沿上對稱地選取邊界道 以直線連接峰曲線上相應(yīng)于邊界的兩點，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的選擇對結(jié)果 的精度有較大的影響 Wasson法 在峰的前后沿上對稱地選取邊界道 本底基線選擇較低，與 TPA 法一樣 本底基線的不準和計數(shù)統(tǒng)計誤差對面積準確計算的影響較小 n的選擇對結(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)所測量的峰區(qū)數(shù)據(jù)，把峰用一個已知的函數(shù)來描述，然后求出有關(guān)的參數(shù) (如峰高，半寬度等 )，峰的面積可以通過對這個函數(shù)的積分運算求出 .例如，假設(shè)一個峰能用一個高斯函數(shù)來描述，即在峰區(qū)內(nèi)各道計數(shù) y(x)與道數(shù) x 的關(guān)系為 : 220( ) / 20y( ) xxx y e ???? 項 目 方 法 南華大學 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 15 頁，共 66 頁 式中， 0x 為峰中心道數(shù) , 0y 為峰中心計數(shù)，即 00()y y x? ， ? 是描述峰分布寬窄的一個參量 (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可通過積分計算得到 : 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 (穿過峰底的一條直線或曲線 )，然后從峰形上畫出 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，然后用圖解法在峰形上找出寬度與這個半寬度相等之點，由此可以測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 . 實際的峰形與高斯函數(shù)的描述有很大差異，為了準確計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 [10]中的 630 頁 。假定這個函數(shù)形式已選定，求峰面積可分兩步進行 :第一步是使所測到的峰區(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 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 16 頁，共 66 頁 4 實驗儀器裝置簡介 本課題實驗部分 主要用到 兩套儀器：康普頓散射譜儀和實驗平臺。 康普頓散射 譜 儀 [11] 康普頓散射實驗 臺 康普頓散射實驗臺 的結(jié)構(gòu)包括 3 個方面：工作臺、鉛屏蔽室和探頭 （見圖 ） ： 工作臺：工作臺承載并固定鉛屏蔽室、散射棒、探頭和使得探測器轉(zhuǎn)動定位的平臺，所以它要求制造精細，定位精度高。為了保證在 0176。~120176。范圍內(nèi)每 10176。測量位置點的測量精度好于 177。 1176。，所以在設(shè)計上采用位置精度為 ，從而保證了該系統(tǒng)的準確，也保證了射線從準直孔到鋁散射棒中心位置的精度要求。 （ 1） 鉛屏蔽室 (見圖 )：鉛屏蔽室是貯藏 137Cs源的要求菱形體，要求在正常使用，手柄放到開的位置 （見圖 ） ，射線從準直孔射出，在不使用時，手柄放到關(guān)的位置，這時源偏離準直孔，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)部準直孔分為兩部分，使準直效果更為理想，測試結(jié)果完全符合衛(wèi)生防護標準要求。 圖 康普頓散射試驗臺 南華大學 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 17 頁，共 66 頁 圖 （ 2） 探頭：為了減少天然本底的影響，在探測器前端實際 加 了鉛屏蔽層。探測器安裝 在一個固定塊上，可通過人工操作在工作臺的環(huán)行槽上自由轉(zhuǎn)動（見圖 ）。 圖 南華大學 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 18 頁，共 66 頁 圖 探頭 實驗臺裝置的布局結(jié)構(gòu)合理，探測器定位準確，轉(zhuǎn)動靈活自如，放射源貯藏安全可靠，并附有必要的警告標志，滿足了實驗的要求 BH1324 型一體化多道分析器 1）用途與特點： BH1324 一體化多道分析器，是以 BH1224 型多道分析器卡為基礎(chǔ)而改進的新產(chǎn)品（見圖 ） 。他集高壓、放大器和多道分析器卡為一體，通過 RS232 串口電纜與計算機連接，免去了由于市場上出售的帶 ISA 槽的計 算機逐漸淡出帶來的影響，對計算機的機型選擇更為靈活，使得多道分析器本身受計算機制約的因素減少，為用戶選擇各種檔次、不同機型的計算機提供方便。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)下運行，具有數(shù)據(jù)通訊與傳遞、能量刻度、尋峰、設(shè)置重點區(qū)、顯示能量分辨率、打印譜和重點區(qū)的數(shù)據(jù)等功能。穩(wěn)定可靠，設(shè)計新穎美觀，使用方便，為定型產(chǎn)品。 南華大學 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 19 頁，共 66 頁 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） 長期穩(wěn)定性：開機預(yù)熱 30min，連續(xù)工作 8h，道數(shù)漂移＜ 1% （ 5） 譜長： 51 102 204 4096 道通過軟件（ ）任意調(diào)節(jié) （ 6） ADC 時鐘頻 率： 80MHz （ 7） 高壓： 0～ 1500V 可調(diào) （ 8） 低壓：177。 5V、177。 12V、（ 24V 可附加配進口探頭），有過載 （ 9） 放大增益： 1～ 160 倍連續(xù)可調(diào) 南華大學 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 20 頁，共 66 頁 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)下運行，具有數(shù)據(jù)通訊與傳遞、能量刻度、尋峰、設(shè)置重點區(qū)、顯示能量分辨率、打印譜和重點區(qū)的數(shù)據(jù)等功能。具體各項功能后面詳細解釋。 實驗平臺 [12] 核技術(shù)應(yīng)用實驗平臺是 2020 年南華大學核科學技術(shù)學院聯(lián)合北京核儀器廠共同研究開發(fā)的一個綜合性的實驗平臺，針對實驗教學設(shè)計的“核技術(shù)應(yīng)用實驗平臺”，南華大學 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 21 頁，共 66 頁 將射線密度、厚度、料位（液位）等測量手段整合為一體，并能連接其它核類儀器，如：示波器、多道定標器、放大器等實驗儀器，能夠完成大部分核技術(shù)應(yīng)用類實驗，并可進一步開發(fā)核物理、輻射防護等方面的實驗。其主要應(yīng)用在實驗教學、教學研究、科研實驗等領(lǐng)域，讓學生自主設(shè)計實驗方案，加深對測量原理的理解，無論對實驗教學還是新產(chǎn)品開發(fā)研究都將發(fā)揮巨大的作用。雖然 核技術(shù)應(yīng)用實驗平臺現(xiàn)階段只是在南華大學核科學技術(shù)學院核技術(shù)實驗室正式使用，但隨著對平臺技術(shù)性能的進一步改進、對平臺功能的進一步開發(fā)以及配套教材的形成，該實驗平臺在核技術(shù)專業(yè)實驗教學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核專業(yè)學生實驗難的問題。 另外，根據(jù)我校核科學技術(shù)實驗中心對實驗教學的定位：培養(yǎng)學生動手能力、實驗?zāi)芰?、科研能力、?chuàng)新能力，以人為本，促進學生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。通過對平臺應(yīng)用于實驗教學功能的開發(fā)和提升， 對于“ 建立科學的、適應(yīng) 21 世紀的”知識經(jīng)濟社會對核專業(yè)人才要求的實驗新體 系、提高實驗教學質(zhì)量和水平、培養(yǎng)學生實驗研究和創(chuàng)新能力，必將起著重要的、積極的作用。 綜上所述，本設(shè)計中的核技術(shù)應(yīng)用實驗平臺一定會有很好的發(fā)展前景。 工作原理 核技術(shù)應(yīng)用實驗平臺的工作原理是在γ射線從放射源放出穿過物質(zhì)與物質(zhì)相互作用，并通過閃爍探頭或電離室測量作用前后射線強度的變化得到厚度、密度、料位等一系列的物理學參數(shù)。 組成及結(jié)構(gòu) 核技術(shù)應(yīng)用實驗平臺有以下幾個部分組成：放射源、準直器、閃爍探頭、電離室、計數(shù)器、相應(yīng)的核電子學電路、操作界面等。 實驗平臺結(jié)構(gòu)如 下 圖所示： 南華大學 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 22 頁，共 66 頁 圖 核技術(shù)應(yīng)用實驗平臺結(jié)構(gòu)圖 圖 鉛室 圖 準直器 圖 圖 操作界面 閃爍探測器 閃爍探測器是利用某些物質(zhì)在核輻射的作用下會發(fā)光的特性探測核輻射的，這南華大學 核科學技術(shù) 學院 2020 屆本科畢業(yè)論文 第 23 頁，共 66 頁 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)過多次倍增放大后，輸出一個電脈沖，這種裝置叫做閃爍探測器。 閃爍探測器的主 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。他們密封在一個不透 光的外殼里，統(tǒng)稱為探頭，如 圖 所示。 閃爍探測器的工作原理為：帶電粒子進入閃爍體中，使原子（或光子）電離激發(fā)，受激原子在退激過程中發(fā)光，光子穿過閃爍體、光導，一部分到達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)過光電倍增管各倍增極的倍增（或稱放大），便產(chǎn)生一個電脈沖信號 [1]。 定標器 定標器是最早使用的一 種核輻射測量儀器，其形式是各種各樣的，內(nèi)部電路有簡有繁，適合于不同的使用要求。為了保證測量的準確性和精度，近代的定標器一半都具有自動操作和自動控制等功能，能夠精確記錄任意選定時間內(nèi)的脈沖計數(shù)，可直接顯示或輸出測量結(jié)果。定標器的原理框圖如 圖所示，它包括輸入級、計數(shù)電路、定時電路和控制電路。 圖 閃爍探測器組成示意圖 1— 反射層； 2— 閃爍體； 3— 硅油； 4— 光導； 5— 光電倍增管； 6— 分壓器； 7— 高壓電源； 8— 電信號記錄儀器； 9— 暗盒 3 1 9 2 5 6 8 7 4 探頭