航空γ能譜低能譜段規(guī)律及應(yīng)用研究.pdf

1、本文以提取航空γ能譜測量中低能譜段有用信息為目的，設(shè)計了航空γ能譜低能譜段規(guī)律研究的室內(nèi)實驗?zāi)Ｐ秃兔商乜_實驗?zāi)Ｐ?，并對混凝土、大理石和鐵三種材料進(jìn)行了室內(nèi)測量實驗，得到不同條件下的低能段譜線。同時以Li、C、Mg、Al、Si、P、S等作為吸收材料進(jìn)行了蒙特卡羅模擬，將所得的低能段譜線與室內(nèi)實驗實測譜線進(jìn)行比較，得出了兩者形狀特征一致的結(jié)論。 論文通過對實測和蒙特卡羅模擬實驗得到的各條譜線進(jìn)行一、二階導(dǎo)數(shù)分析，總結(jié)出了航空γ能譜

2、低能譜段的一、二階導(dǎo)數(shù)特征，并在此基礎(chǔ)上利用回歸分析等數(shù)學(xué)方法，建立了蒙特卡羅模擬譜線的低能譜段平衡譜峰峰位和形狀特征與吸收介質(zhì)巖性參數(shù)之間的數(shù)理關(guān)系。根據(jù)這種關(guān)系，對混凝土和大理石的低能譜段平衡譜峰峰位能量進(jìn)行了回歸預(yù)測。將預(yù)測值與實測譜線所得的低能譜段平衡譜峰峰位能量比較，偏差極小，一方面論證了蒙特卡羅模擬譜線與實測譜線的一致性，另一方面也證明了利用蒙特卡羅模擬方法模擬計算的能譜信息來建立低能譜段的特征信息庫，進(jìn)而建立低能譜段特征與

3、吸收介質(zhì)巖性參數(shù)之間的關(guān)系函數(shù)并用于預(yù)測不同參數(shù)的吸收介質(zhì)上方測量γ能譜低能譜段的特征參數(shù)是一種可行的方法。這為依據(jù)航空γ低能譜段規(guī)律進(jìn)行巖性參數(shù)分析奠定了方法學(xué)與理論基礎(chǔ)。 通過對實測譜線數(shù)據(jù)和蒙特卡羅模擬數(shù)據(jù)的分析研究，本文建立了利用航空γ低能譜段規(guī)律特征進(jìn)行巖性參數(shù)分析的數(shù)理模型，并根據(jù)不同材料低能段的康普頓散射截面和光電截面的特征規(guī)律，結(jié)合康普頓散射的角度、能量等分布概率，探討了航空γ射線低能譜段平衡譜峰形成的原因及所遵

4、循的規(guī)律，從理論上提出了航空γ射線低能譜段解析的依據(jù)和指導(dǎo)方法。 本文的主要研究成果與結(jié)論有： 1、航空γ能譜低能譜段的形狀特征與放射源的種類、能量、空間分布狀況無關(guān)，只與吸收介質(zhì)的巖性參數(shù)有關(guān)。因而可以用人工γ放射源代替天然γ射線進(jìn)行航空伽瑪能譜低能譜段規(guī)律的研究； 2、室內(nèi)實測實驗與蒙特卡羅模擬對比研究表明，當(dāng)采用合適的蒙特卡羅模擬模型時，實測各種吸收介質(zhì)上的散射γ譜與蒙特卡羅模擬譜是一致的，所以，可以利用蒙

5、特卡羅模擬研究來補(bǔ)充實體實驗中吸收材質(zhì)參數(shù)、空間組態(tài)、探測類型等方面的不足； 3、利用航空伽瑪?shù)湍茏V段室內(nèi)實驗?zāi)Ｐ秃兔商乜_模擬實驗?zāi)Ｐ?，設(shè)計了航空伽瑪能譜低能譜段規(guī)律研究的室內(nèi)實驗方法和蒙特卡羅模擬實驗方法，并分別對混凝土、大理石、鐵三種材料進(jìn)行了室內(nèi)實驗測量，對Li、C、Mg、Al、Si、P、S、Fe等材料進(jìn)行了蒙特卡羅模擬實驗，分別得出了不同實驗條件下的伽瑪能譜低能譜段譜線； 4、針對航空伽瑪能譜低能譜段的形狀特征

6、和處理要求，編制了基于MFC的專用的數(shù)據(jù)處理程序，并利用該程序?qū)κ覂?nèi)實驗測量譜線和蒙特卡羅模擬譜線進(jìn)行分析處理，結(jié)果表明：利用人工伽瑪源進(jìn)行的室內(nèi)實驗與自然伽瑪射線形成的航空伽瑪能譜低能譜段形狀特征一致，同時與蒙特卡羅模擬實驗?zāi)M的譜線也是一致的； 5、在解析航空伽瑪能譜低能譜段規(guī)律研究室內(nèi)實驗譜線和蒙特卡羅模擬實驗譜線一、二階導(dǎo)數(shù)的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)了航空伽瑪能譜低能譜段的一、二階導(dǎo)數(shù)特征，并以此為基礎(chǔ)提出了航空伽瑪能譜低能譜段

7、的解析法； 6、利用航空伽瑪能譜低能譜段的導(dǎo)數(shù)解析法，以室內(nèi)實驗和蒙特卡羅實驗所獲得的譜線規(guī)律進(jìn)行分析，利用回歸分析等數(shù)學(xué)方法建立了航空伽瑪能譜低能譜段特征與吸收介質(zhì)巖性參數(shù)之間的關(guān)系函數(shù)，并初步驗證了該函數(shù)關(guān)系的可靠性； 7、從不同材料低能譜段的康普頓散射截面和光電截面的特征規(guī)律和康普頓散射的分布幾率出發(fā)，探討了航空伽瑪?shù)湍茏V段平衡譜峰的成因，并利用回歸分析等方法建立了康普頓散射截面與光電截面的交點與平衡譜峰峰位能量、