论文摘要
随着核电事业的发展和核技术的广泛应用,排放到大气、水、土壤中的放射性废物在不断增加,已经对人类和环境构成严重的威胁,这引起了我国政府和公众的广泛关注。因此,准确快速的对放射性核素活度进行测量具有非常重要的意义。γ能谱分析是环境放射性检测的重要技术手段之一,主要包括HPGeγ能谱分析和NaIγ能谱分析。目前已有的γ能谱分析软件主要以全能峰或包括全能峰在内的谱段为定量分析依据。HPGeγ能谱分析软件主要采用曲线拟合法计算全能峰面积。通常要求用户设置准确的峰形函数及相关的参数初始值,所采用的算法一般为局域优化算法,如果参数设置不当,容易陷入局部极小值,从而只得到局部最优解,特别是对于弱峰和重叠严重的全能峰难于得到满意的分析结果。而NaIγ能谱分析软件则主要采用剥谱法及逆矩阵法等对包括全能峰在内的谱段面积进行数值计算。由于NaI探测器的能量分辨率较低,峰重叠现象严重,分析结果受谱漂移及统计涨落的影响严重。另外,目前还没有同时适用于HPGeγ能谱和NaIγ能谱的分析软件。根据γ能谱仪系统的线性叠加性,提出了一种基于全局优化算法模拟退火算法的γ能谱全谱定量分析方法。该方法以全谱为定量分析依据,提高了谱数据的利用率,并且同时适用于HPGeγ能谱和NaIγ能谱数据分析。主要进行了如下的工作:1.对γ能谱进行了峰位漂移校正,并把模拟退火算法的思想运用到γ能谱分析中,对γ能谱进行全谱分析,这样做的目的就是提高谱数据的利用率,减小误差。2.有些能谱是用HPGe探测器和NaI探测器所不能得到的,这样我在本实验中用Monte Carlo方法模拟γ能谱并验证用模拟退火算法分析用Monte Carlo方法模拟γ能谱是可行的。方法均给出了正确的分析结果,并且具有较高的分析精度,相对误差小于1.2%。对于NaI探测器测得的γ能谱,该方法也得到了同样、甚至更高的分析精度。3.通过能量分析下限、能量分辨能力、统计误差、漂移校正四个方面对方法进行性能测试。发现与常规的全能峰峰面积分析方法相比,该方法应具有更低的分析下限;随γ射线能量的重叠程度不同,方法的分析精度无明显变化,均给出了精确的分析结果,该方法受重叠峰的影响很小;该方法用很短的时间就能测量出我们想要分析的γ能谱,提高了工作效率;随着峰位漂移逐渐增大,方法的分析精度无明显的变化,都给出了精确的分析结果,误差均在3.46%以下。4.对实际环境样品进行了分析,标准样品由中国科学计量研究院提供。Ra-226、Th-232和K-40为分立标准源,分别只含有226Ra、232Th和40K放射性核素。RTK378为混合标准源,也即标准环境样品,作为本工作的分析对象,其中含有不同活度的226Ra、232Th和40K三种放射性核素。分析结果表明模拟退火算法分析实测γ能谱所分析的结果是比较准确的,分析误差均小于10%,表明用模拟退火算法对γ能谱进行全谱分析是有效可行的。