地层放射性元素低能自然伽马能谱处理方法的研究

发布时间：2020-09-12 10:51

　　相比其他γ探测器,LaBr_3(Ce)闪烁体探测器对环境条件要求并不高,价格适度,是今后γ能谱仪的一个重要发展趋势。LaBr_3(Ce)晶体的尺寸减小,对高能伽马射线的探测效率就会降低,因此,针对小尺寸的La Br_3(Ce)晶体选择低能特征峰来分析γ能谱就非常有研究意义。本论文采用井中小尺寸LaBr_3(Ce)晶体探测器获取地层自然γ能谱,选择能谱响应较高的低能γ特征峰,研究均匀分布的地层放射性元素定量解析的数据处理方法。本文主要进行了以下工作:1.在分析了实测数据之后,依据自然伽马能谱特征峰的选取原则,探索了采用~(214)Bi的0.609MeV、~(228)Ac的0.908MeV、~(40)K的1.460MeV低能特征峰识别放射性核素铀、钍、钾的最优化技术。2.使用重心法和多项式最小二乘法对数据进行了平滑,并对平滑效果进行评价,计算结果表明重心法对数据的平滑效果更好,最终选择了7点重心法来对数据进行平滑处理。3.利用SNIP和傅里叶变换两种方法对原始谱线进行本底扣除,并对SNIP法进行了不同次数的迭代,对傅里叶变换对比了不同步长的计算结果。实验表明,对本研究的数据来说,SNIP法不适合对全谱进行本地扣除,不同的特征峰要选择不同的迭代次数。不同的步长,傅里叶变换法本底扣除的效果也不同。4.从理论上分析了高斯函数拟合算法,对原始数据使用最小二乘高斯函数进行拟合,把拟合曲线和原始曲线之间的误差降到最小。对~(40)K的1.46MeV和~(228)Ac的0.908MeV单个全能峰进行了最小二乘高斯拟合,对~(214)Bi的0.609MeV、~(208)Tl的0.583MeV的重叠峰进行了双高斯分解。拟合数据与实测数据相符。5.分析了单能峰和重叠峰边界的确定,首先根据峰的边界道址的最小值确定全能峰的初始边界,然后进行高斯拟合,最后依据99.7%的置信区间再确定边界。6.在确定好的区间内对函数进行积分运算,得到特征能量峰的净峰面积。然后,通过逆矩阵法求解核素U、Th、K的含量。扣除本底后,计算结果的误差在±10%以内,满足地面γ能谱测量的技术要求。得到的K含量的误差较大,主要是由于实验条件限制,未能扣除溴化镧探测器中~(138)La产生的影响。论文研究结果验证了对于Φ1.5×2英寸的La Br_3(Ce)探测器,可以选择~(214)Bi的0.609MeV、~(228)Ac的0.908MeV、~(40)K的1.460MeV特征能量峰来标定铀、钍、钾的含量;证明了最小二乘高斯拟合的优越性和双高斯拟合分解重叠峰的可行性,解决了低能谱分析中本底扣除、高斯拟合和分解重叠峰的难题,为地层放射性元素定量解析的数据处理提供了新的思路。
【学位单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P631.817

【参考文献】