γ譜儀的應(yīng)用課件

γ譜儀的應(yīng)用低本底HPGeγ譜儀在放射性環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用孟紀(jì)群第一章概述本章主要包括γ射線與物質(zhì)的相互作用，γ譜儀的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。1.1γ射線與物質(zhì)的相互作用γ衰變與γ射線的產(chǎn)生處于激發(fā)態(tài)的原子核通過發(fā)射γ光子或內(nèi)轉(zhuǎn)換電子而躍遷到能量比較低的狀態(tài)，這種轉(zhuǎn)變過程稱為γ躍遷或γ衰變γ射線的性質(zhì)原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)保持不變，只是能量狀態(tài)發(fā)生改變γ射線是沒有質(zhì)量，不帶電而有能量的光子流，其射程較遠(yuǎn)γ射線與物質(zhì)的相互作用：光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對效應(yīng)γ譜儀主要研究光電效應(yīng)產(chǎn)生的全能峰1.2γ譜儀的原理γ譜儀的探測原理γ射線與探測器材料相互作用后產(chǎn)生的電子，在高壓電場的作用下定向移動，產(chǎn)成電信號，經(jīng)放大后被多道分析器分析γ譜儀定性分析的原理脈沖幅度直接準(zhǔn)確的代表了電子的能量，光電效應(yīng)產(chǎn)生的全能峰的能量是確定的γ譜儀定量分析的原理光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子的個數(shù)可由脈沖個數(shù)反映1.3γ譜儀的結(jié)構(gòu)探頭電荷靈敏放大器高壓緩沖器打印機(jī)計(jì)算機(jī)多道分析器線性放大器高壓電源液氮容器鉛室1.4γ譜儀的應(yīng)用能發(fā)射γ射線的核素理論上都可進(jìn)行定性和定量分析與常見的γ探測器的區(qū)別核素定性;前處理簡單;本底較高,測量時間長HPGe與(NaI、GeLi)探頭γ譜儀的區(qū)別性能上:能量線性;能量分辨率;穩(wěn)定性;效率接近;本底較低第二章γ譜儀的安裝調(diào)試本章主要包括γ譜儀的安裝;γ能譜的構(gòu)成;γ譜儀的重要概念和性能指標(biāo);γ譜儀的調(diào)試。2.1γ譜儀的安裝探頭的安裝接地與線路安裝軟件安裝網(wǎng)卡與網(wǎng)絡(luò)的安裝2.2γ能譜的構(gòu)成全能峰或光電峰康普頓連續(xù)譜單、雙逃逸峰(511Kev和1022Kev)其它反散射峰、軔致輻射峰、級聯(lián)加和峰、偶然符合峰、淹沒γ峰等一般情況對全能峰的影響較小2.3γ譜儀的概念和性能指標(biāo)本節(jié)包括：概念和性能指標(biāo)的意義；定義的方法或公式；我室的DSPEC實(shí)際測量值等（本課件包括所有儀器參數(shù)等均指我室譜儀）效率ε儀器本征探測效率：一般指探測器探測到的γ衰變粒子數(shù)與源的γ活度之比；規(guī)定為Co－60點(diǎn)源γ譜儀的相對效率：相對與NaI（Tl）φ77×77探頭的本征效率DSPEC45％全能峰效率：全能峰的面積計(jì)數(shù)與源的該能量的活度之比（應(yīng)用）能量分辨率（FWHM）作用：是峰形和能量分辨的重要指標(biāo)定義：全能峰中心道計(jì)數(shù)一半的寬度（道數(shù)或Kev）一般測試方法：Co－60（1.332Mev）和Eu－152（121.78Kev）點(diǎn)源DSPEC分別為1.72Kev和0.91Kev峰形作用：符合高斯分布的程度一般為Co－60（1.332Mev）點(diǎn)源十分之一高寬（FWTM）比半高寬（FWHM）理論為1.82，國際為<2，實(shí)測為1.85五十分之一高寬（FWFM）比半高寬（FWHM）理論為2.38，國際為<2.8，實(shí)測為2.46峰康比作用：高能峰的康普頓平臺對低能峰的影響定義：1.33Mev峰中心道凈計(jì)數(shù)與1.040～1.096Mev的平均凈計(jì)數(shù)之比DSPEC為72.7，反康譜儀為>800能量線性作用：多道分析器的道數(shù)與能量的對應(yīng)關(guān)系可用能量刻度后的直線回歸的相關(guān)系數(shù)R2值來表示DSPEC的1>R2>0.9999穩(wěn)定性24小時連續(xù)道漂，國標(biāo)規(guī)定<2道，實(shí)測<1道鉛室本底的變化長期穩(wěn)定性：一般需多長時間重新進(jìn)行能量刻度本底與基底本底本底的來源本底對一臺儀器是相對穩(wěn)定的本底可用剝譜的方法扣除基底（峰下本底）來源是同一個譜圖中其它峰的影響可能相差很大可用計(jì)算的方法扣除監(jiān)測限（MDA）16種方法RISO：LT為樣品測量的活時間（s）B為對應(yīng)的LT時間內(nèi)的本底計(jì)數(shù)B作為方法的監(jiān)測限，一般為本底；但特殊情況下應(yīng)代基底2.4調(diào)試對能量分辨率（FWHM）、峰形、峰康比、能量線性、穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)測一般要求是Co－60（1.332Mev）點(diǎn)源第三章γ譜儀的刻度本章主要包括γ譜儀的能量、效率刻度的方法和刻度曲線的應(yīng)用。3.1γ譜儀的能量刻度能量刻度是求出能量和道數(shù)（道址）的關(guān)系曲線或?qū)?yīng)的函數(shù)γ譜儀的能量刻度是定性分析的基礎(chǔ)，能量刻度后才可進(jìn)行核素的鑒別能量刻度的要求：精密的能量刻度需要采用準(zhǔn)確的已知道γ射線能量的標(biāo)準(zhǔn)源（最好是點(diǎn)源）刻度中主要涉及的問題是確定全能峰的峰位置，它取決于譜儀系統(tǒng)的分辨率和測量期間的穩(wěn)定性面積總計(jì)數(shù)>104能量刻度的方法：單點(diǎn)刻度法多點(diǎn)刻度法直線回歸與R2能量刻度曲線對應(yīng)的一次函數(shù)能量刻度結(jié)果：指標(biāo)及對某一點(diǎn)的偏差驗(yàn)證（可靠性和可行性）能量刻度的應(yīng)用：能量刻度曲線的應(yīng)用γ譜儀的能量刻度的頻次取決于譜儀的穩(wěn)定性能量刻度曲線的調(diào)用能量刻度的γ源：源主能峰能量（Kev）241Am 59.54 137Cs661.6260Co 1173.2160Co 1332.4740K 1460.75能量刻度曲線：3.2γ譜儀的效率刻度效率刻度是求出效率和能量的關(guān)系曲線或?qū)?yīng)的函數(shù)γ譜儀的效率刻度是定量分析的基礎(chǔ)，效率刻度后才可進(jìn)行核素的活度分析效率刻度的要求（相對與樣品）基體物質(zhì)（惰性物質(zhì)）化學(xué)成分、物理狀態(tài)、放射性活度、與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)易于混合、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定刻度源均勻性、模擬性、穩(wěn)定性、高純度、準(zhǔn)確度、密閉性基體本底源效率刻度的方法：單點(diǎn)刻度（關(guān)心核素）多點(diǎn)刻度（全譜刻度）混合刻度未知活度的Eu－152和已知活度的單能核素效率刻度的結(jié)果：曲線光滑程度（任一點(diǎn)的）雙對數(shù)坐標(biāo)的直線回歸驗(yàn)證大約200Kev以上已知活度的樣品源的活度驗(yàn)證效率刻度的應(yīng)用：單點(diǎn)刻度的應(yīng)用刻度曲線的查圖應(yīng)用效率刻度曲線對應(yīng)的雙對數(shù)函數(shù)的應(yīng)用效率刻度的頻次取決于譜儀的穩(wěn)定性效率刻度曲線的調(diào)用γ譜儀的效率刻度曲線γ譜儀的效率刻度曲線(對數(shù))效率最高點(diǎn)后的曲線擬合為：-0.8423x+0.5558，R2＝0.9959。第四章γ譜儀的應(yīng)用本章主要包括γ譜儀的定性和定量分析的一般步驟和基本的計(jì)算公式。γ譜儀的定性分析是γ譜儀的重要應(yīng)用在應(yīng)急狀況下，快速鑒別關(guān)心樣品中的γ核素與知道各種核素的活度同等重要4.1γ譜儀的定性分析4.1.1預(yù)測簡單測試樣品中較高的γ核素，直觀預(yù)測關(guān)心的γ核素的活度高低4.1.2能量響應(yīng)（道漂）測試在樣品測量前后分別測量能量刻度源，進(jìn)行能量響應(yīng)測試調(diào)用合適的能量刻度曲線需要的話重新進(jìn)行能量刻度4.1.3定性分析測量樣品尋峰（二階導(dǎo)數(shù)法）人工尋峰：FWHM的4倍寬對比核素庫，確定樣品中的γ核素根據(jù)需要進(jìn)行主要核素的估算或定量分析4.1.4結(jié)果討論以核素衰變綱圖及核素庫為基礎(chǔ)多能γ核素的各能量主能峰的相互驗(yàn)證母子體核素的相互驗(yàn)證干擾核素驗(yàn)證（0.5倍FWHM）4.2γ譜儀的定量分析4.2.1預(yù)測和效率測試測試譜儀的能量和效率進(jìn)行簡單的定性和對關(guān)心核素的預(yù)測4.2.2測量時間的計(jì)算一般要求：樣品活度>譜儀的MDA的10倍4.2.3定量分析4.2.3.1樣品測量計(jì)算機(jī)：時間、MDA公式、尋峰靈敏度、辨別峰的寬度、庫文件、取樣量和活度單位、時間校正、不確定度類型、不確定峰的數(shù)量等4.2.3.2能量和效率曲線的調(diào)用4.2.3.3自動尋峰和手動尋峰4.2.3.4剝譜與本底扣除本底扣除可扣除的基礎(chǔ)，無道差逐道扣處法基底計(jì)算公式直線基底、拋物線基底、積分基底直線基底的扣除公式ROI中基底面積計(jì)數(shù)ROI中總計(jì)數(shù)ROI中調(diào)整后的總計(jì)數(shù)ROI中調(diào)整后的凈計(jì)數(shù)4.2.3.5光滑譜圖光滑的意義光滑的公式Si＝（Oi-2+4Oi-1+6Oi+4Oi+1+Oi+2）/164.2.3.6結(jié)果計(jì)算和報(bào)告產(chǎn)生活度計(jì)算公式A＝An/(t×η×V×I)其中：A：樣品關(guān)心核素總活度，BqAn：該核素主能峰的全峰面積凈計(jì)數(shù)t：測量時間，sη：該核素主能峰的刻度效率V：樣品回收，未作前處理為100%I：該核素主能峰的分支比不確定度公式4.2.4結(jié)果驗(yàn)證和討論以核素衰變綱圖及核素庫為基礎(chǔ)多能γ核素的各能量主能峰的相互驗(yàn)證母子體核素的相互驗(yàn)證干擾核素驗(yàn)證（0.5倍FWHM）4.3回收的確定沒有前處理的回收為100％有前處