新材料密度用β測量刻度誤差的蒙特卡羅模擬修正.pdf

1、在新材料研究中，往往需要對其性能進行測量，這不僅有利于新材料制備的工藝探索，也是將新材料用于實驗的理論計算和結果分析所必須的。例如在激光慣性約束核聚變(ICF)中，就需要對新材料的面密度及其分布進行測量，而目前還沒有現(xiàn)成的方法和設備能實現(xiàn)該測量。 選用β射線，利用吸收法完成了上述測量。由穿過材料的β射線強度衰減測量得到材料的面密度需要首先知道β射線在待測材料中的強度衰減系數(shù)。由于β射線是連續(xù)能譜，不像單能X、γ射線那樣有現(xiàn)成的質(zhì)

2、量衰減系數(shù)可查，必須由實驗通過刻度來確定。實驗刻度則需要有與被測材料成分相同的一系列不同厚度的標準材料，但對于正處于研制中的新材料，往往缺乏這樣的標準材料。因此如何刻度是β射線密度測量中需要解決的一個關鍵技術問題。由于ICF靶材料主要由輕元素組成，考慮到β射線與有效原子序數(shù)差別不大的輕元素材料相互作用時，其強度衰減系數(shù)的差別必然是很小的。因此選擇了打印紙和鋁箔作為標準材料解決了刻度問題。但是，這些替代標準材料的元素組成與待測靶材料存在差

3、別，這種差別必然引起測量誤差。這種刻度誤差到底有多大，成為一個問題。 為了弄清這種誤差的大小，可以采用實驗的方法，但實驗的方法很難確定出該誤差的準確大小，只能給出一個誤差范圍。本文提出了用蒙特卡羅(MC)模擬計算的方法來確定這一刻度誤差的大小。 由于β粒子組成連續(xù)譜，對它的模擬計算遠比計算單能的X、γ或電子更復雜。需要解決的問題有：如何正確地描述出實驗中所用β源的能譜；如何由單能的β粒子模擬計算獲得β全譜的刻度誤差大?。?/p>

4、如何選擇β粒子在輸運過程中的截止能量等等。 針對上述問題，采用MCNP4B蒙特卡羅程序，對本課題所用<'90>Sr-<'90>Y源測量ICF靶材料的面密度實驗進行了模擬計算，分析了該源的連續(xù)β譜在鋁、塑料、打印紙等不同材料中透射率與質(zhì)量厚度的變化關系，得出了當采用不同的替代標準材料時給測量結果帶來的刻度誤差大小。這一結果證明了在新材料的面密度測量當中采用與待測材料原子組成相近的材料作為替代標準材料的正確性，也提供了修正由這種替代