γ射线在塑料-NaI（T1）复合探测器中响应函数及探测效率的蒙特卡罗模拟

论文摘要

在使用高分辨率、高的探测效率和尽可能低的本底的γ谱仪来准确快速地分析低水平环境样品的放射性核素含量时，为了提高γ能谱测量的灵敏度和精度,一般还加有反符合屏蔽。反符合屏蔽环可以选用NaI（Tl）晶体和塑料（包括液体）闪烁体。同电子级联簇射复杂的物理机制和产生次级粒子的反应过程的物理统计性质，另外多区域的几何介质与复杂的边界条件，使在有关反符合屏蔽的γ谱仪模拟时用一般的数学方法如数值计算方法无能为力，而蒙特卡罗方法可直接从客观物理问题出发,在较少近似下能逼真地模拟物理发展过程。该方法还具有很强的处理复杂几何和截面的能力。也就是说蒙特卡罗方法能够克服上述两方面困难而成为计算此类问题的有效工具。本文根据厂家提供参数建立初步的物理模型，模拟运算了塑料晶-NaI（Tl）复合探测器能量响应和探测效率实验测量的的实验环境和条件，在模拟计算过程中考虑康普顿散射的抑制等性能对结果的影响，将计算结果和实验结果进行对比分析，进而分析γ响应函数谱，研究塑料晶-NaI（Tl）复合探测器对点源及体源能量变化时的响应函数及复合探测器中塑料晶体与NaI（Tl）晶体的尺寸大小及比例对γ响应函数的影响，复合探测器中塑料晶与NaI（Tl）晶体单晶体的尺寸以及复合时的尺寸与探测效率之间的关系。最后用VC++编程及MCNP计算，得出塑料-NaI（Tl）复合探测器中响应函数及计算出探测效率，通过统计学处理软件实现探测效率曲线的拟合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 第二章 理论基础
• 2.1 蒙特卡罗方法
• 2.1.1 蒙特卡罗方法简介
• 2.1.2 粒子输运问题
• 2.1.3 MCNP 程序简介
• 2.2 γ射线与物质的相互作用
• 2.2.1 光子反应机制
• 2.2.2 电子反应机制
• 2.2.3 光子与电子的偶合输运
• 2.2.4 反符合法提高γ谱的峰康比
• 2.3 塑料-NaI（Tl）闪烁γ谱仪
• 2.3.1 NaI（T1）探测器工作原理
• 2.3.2 塑料-NaI（T1）复合探测器
• 第三章 模拟软件的编写
• 3.1 程序主模块设计
• 3.2 MCNP 输入卡生成与运行
• 3.3 MCNP 输出数据分析
• 3.4 软件设计中的部分程序
• 3.5 软件运行界面
• 第四章 响应函数的模拟
• 4.1 响应函数的概念及模型
• 4.1.1 响应函数的概念
• 4.1.2 塑料-NaI（T1）复合晶体模型
• 4.2 响应函数的模拟
• 4.2.1 NaI（T1）闪烁体能量响应计算
• 4.2.2 塑料闪烁体能量响应的计算
• 4.2.3 塑料-NaI（Tl）复合晶体能量响应计算
• 4.3 小结
• 第五章 探测效率的刻度
• 5.1 探测效率的刻度
• 5.1.1 探测效率矩阵的获得
• 5.1.2 计算结果及讨论
• 5.1.3 小结
• 5.2 探测效率模拟结果与数值积分方法计算数据的对比
• 第六章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果