【正文】 SA 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。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 譜儀南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 20 頁(yè)，共 66 頁(yè)（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)：511022044096 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)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南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 21 頁(yè)，共 66 頁(yè) 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 2022 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)”，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)平南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 22 頁(yè)，共 66 頁(yè)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?、科研能力、?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 2022 屆本科畢業(yè)論文第 23 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 電離室及閃爍探頭 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 2022 屆本科畢業(yè)論文第 24 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3192 5 6874探頭南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 25 頁(yè)，共 66 頁(yè) 射極跟隨器射極跟隨電路有稱為共集電極放大電路，其特點(diǎn)是電壓增益小于 1 而接近于 1,輸出電壓與輸出與輸入電壓相同；輸入電阻高，輸出電阻低。正因這些特點(diǎn)的存在，是的它在電子電路中應(yīng)用極為廣泛。例如利用它輸入電阻高，從信號(hào)源吸取電流小的特點(diǎn)，將它做多極放大電路的輸入級(jí)。利用它輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，又可將它作為多級(jí)放大電路的輸出級(jí)。同時(shí)利用它的輸人電阻高、輸出電阻低的特點(diǎn)，將它作為多級(jí)放大電路的中間級(jí)，以隔離前后級(jí)之間的相互影響，在電路中起阻抗變化作用，這時(shí)可稱其為緩沖級(jí) [13]。 電離室電離室就是工作在飽和區(qū)的氣體探測(cè)器。原則上它既不存在復(fù)合，也沒(méi)有氣體放大，入射粒子電離產(chǎn)生的全部電子和正離子都被收集到正負(fù)電極上。常見(jiàn)的電離室結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)處于不同電位的電極和保護(hù)環(huán)等組成。兩個(gè)電極中的一個(gè)和高壓電源直接連接，加上所需的電壓，稱為高壓電極，用 K 表示。另一個(gè)電極和記錄電子儀器連接并通過(guò)負(fù)載電阻 接地，稱為收集極，以 A 表示。兩LR電極之間用絕緣體隔開(kāi)；兩電極之間的保護(hù)環(huán)，以 p 表示，它的作用主要是使收集輸入 輸入級(jí)（緩沖，倒相，甑別） 計(jì)數(shù)電路（計(jì)數(shù)，顯示）控制器定時(shí)電路（時(shí)鐘，分頻）輸出圖 定標(biāo)器的原理框圖南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 26 頁(yè)，共 66 頁(yè)極邊緣的電場(chǎng)保持均勻，這就可以使用電離室有確定的靈敏體積，也可使高壓電極到的漏電流不通過(guò)集電極。在沒(méi)有復(fù)合和擴(kuò)散的情況下，保護(hù)環(huán)保證了靈敏體積內(nèi)形成的離子對(duì)全部被兩極收集。保護(hù)環(huán)與收集通電位，但它和兩電極之間也由絕緣體分開(kāi)。陰極、陽(yáng)極、保護(hù)環(huán)等密封于充有氣體的小室內(nèi)。電極的形狀根據(jù)需要有平行板型、圓柱型和球型 [1]。南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 27 頁(yè)，共 66 頁(yè)5 實(shí)驗(yàn) 材料 活度為 5mCi 的 源、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)置 源、活度為 2μCi 的 137Cs 和137Cs137Cs60Co、7 塊相同厚度的鉛板、4 塊不同厚度的鐵板、4 塊不同厚度的鋁板、4 塊不同厚度的玻璃板。 步驟 使用康普頓散射譜儀 測(cè) μ 1）測(cè)量實(shí)驗(yàn)用的屏蔽物質(zhì)板的厚度：每塊測(cè) 4 次，取平均值。1）對(duì)儀器進(jìn)行刻度：活度為 2μCi 的 137Cs 和 60Co 標(biāo)準(zhǔn)源放探頭處，測(cè)量時(shí)間選取 10min，3 個(gè)全能峰能量分別為 662KeV、1173KeV、1332KeV。 2）測(cè)量 Io：取下標(biāo)準(zhǔn)源，打開(kāi)活度為 5mCi 的 源，測(cè)量時(shí)間為 10min，137Cs記錄全能峰的道址、能量、總面積、凈面積。 3）測(cè)量鉛對(duì) γ 射線的吸收情況：分別將 1 到 7 塊鉛板放到源與探頭之間，然后重復(fù)“2） ”的步驟。 4）測(cè)量鐵對(duì) γ 射線的吸收情況：分別將 7 組不同厚度的鐵放置在源與探頭之間，重復(fù) 2）步驟 5）測(cè)量鋁對(duì) γ 射線的吸收情況：分別將 7 組不同厚度的鋁放置在源與探頭之間，重復(fù) 2）步驟 6）測(cè)量有機(jī)玻璃對(duì) γ 射線的吸收情況：分別將 7 組不同厚度的有機(jī)玻璃放置在源與探頭之間，重復(fù) 2）步驟 使用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè) μ 1）調(diào)節(jié)儀器：觀察本底的輸出波形估測(cè)波形最亮處的電壓，將閾值調(diào)到這個(gè)南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 28 頁(yè)，共 66 頁(yè)電壓，將大部分本底都過(guò)濾掉；調(diào)出 γ 射線源，調(diào)節(jié)高壓調(diào)節(jié)旋鈕，直至脈沖的幅度最大，且不失真。2）測(cè)量本底：測(cè) 10 次，取平均值。3）測(cè)量源活度：將源選到 γ 源處，測(cè)量 10 次。4）測(cè)量鉛對(duì) γ 射線的吸收情況：分別將 1 到 7 塊鉛板放到源與探頭之間，然后重復(fù)“3） ”的步驟。 5）測(cè)量鐵對(duì) γ 射線的吸收情況：分別將 7 組不同厚度的鐵放置在源與探頭之間，重復(fù)“3） ”步驟 6）測(cè)量鋁對(duì) γ 射線的吸收情況：分別將 7 組不同厚度的鋁放置在源與探頭之間，重復(fù)“3） ”步驟 7）測(cè)量有機(jī)玻璃對(duì) γ 射線的吸收情況：分別將 7 組不同厚度的有機(jī)玻璃放置在源與探頭之間，重復(fù)“3） ”步驟 結(jié)果 康普頓散射譜儀的測(cè)量結(jié)果每次的測(cè)量時(shí)間均為 10min，且第一次測(cè)量中全能峰的邊界選定后，就不再該變，保持測(cè)量條件的一致性。實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)見(jiàn)表 —表 屏蔽材料為鉛板時(shí)的結(jié)果鉛板厚度（mm ） 0 全能峰的凈計(jì)數(shù) N 2468458 1652136 1031145 630437 378631 225003 133457 76422全能峰的凈計(jì)數(shù)率 表 屏蔽材料為鐵板時(shí)的結(jié)果鐵板厚度（mm ） 0 全能峰的凈計(jì)數(shù) N 2468458 2097452 1796651 1509034 1250014 969873 670470 553947全能峰的凈計(jì)數(shù)率 南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 29 頁(yè)，共 66 頁(yè)表 屏蔽材料為鋁板時(shí)的結(jié)果鋁板厚度（mm ） 0 全能峰的凈計(jì)數(shù) N 2468458 2318341 2173701 2038810 1882761 1830588 1692022 1474258全能峰的凈計(jì)數(shù)率 表 屏蔽材料為有機(jī)玻璃板時(shí)的結(jié)果BL 板厚度（mm） 0 31全能峰的凈計(jì)數(shù) N 2468458 2359698 2249078 2214312 2154003 2103414 2022521 1931500全能峰的凈計(jì)數(shù)率 表 各個(gè)屏蔽物質(zhì)厚度測(cè)量結(jié)果鐵板 鋁板 玻璃板材料類別鉛板 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4厚度 11 使用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)量結(jié)果測(cè)量環(huán)境本底為計(jì)數(shù)為：，測(cè)量的時(shí)間為 10s（以下測(cè)量時(shí)間均為 10s），其他測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表 —表 屏蔽材料為鉛板時(shí)的結(jié)果鉛板厚度（mm） 0 計(jì)數(shù) N 2077 凈計(jì)數(shù) 浄計(jì)數(shù)率 南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 30 頁(yè)，共 66 頁(yè)表 屏蔽材料為鐵板時(shí)的結(jié)果鐵板厚度（mm） 0 10 25 計(jì)數(shù) 6106 5298 2641凈計(jì)數(shù) 浄計(jì)數(shù)率 表 屏蔽材料為鋁板時(shí)的結(jié)果鋁板厚度（mm） 0 16 計(jì)數(shù) 6355 凈計(jì)數(shù) 浄計(jì)數(shù)率 表 屏蔽材料為有機(jī)玻璃板時(shí)的結(jié)果BL 板厚度（mm ） 0 計(jì)數(shù) 6479 5367 5134凈計(jì)數(shù) 4783 4319 浄計(jì)數(shù)率 表 各個(gè)屏蔽物質(zhì)厚度測(cè)量結(jié)果鐵板 鋁板 玻璃板材料類別鉛板 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 7 10厚度 5 10 5 11 5 處理經(jīng)過(guò)處理得到以下處理結(jié)果：（處理的方法見(jiàn)章節(jié) ） 南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 31 頁(yè)，共 66 頁(yè) 使用康普頓散射譜儀 的處理結(jié)果表 使用鉛板作為屏蔽材料厚度（ mm） 0 ln（ ）0sI02 表 使用鐵板作為屏蔽材料厚度（ mm） 0