航空γ能譜測(cè)量?jī)x器譜蒙特卡羅模擬.pdf

1、論文來(lái)源于國(guó)家863計(jì)劃資源與環(huán)境領(lǐng)域課題“航空伽瑪能譜勘查系統(tǒng)研發(fā)（編號(hào)2006AA06A207）”以及國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 “核地球物理學(xué)天然伽瑪場(chǎng)研究（編號(hào)40774063）”。 航空伽瑪能譜測(cè)量是一種將伽瑪能譜儀裝載在飛機(jī)上獲取伽瑪射線能譜和照射量率的一種航空地球物理勘查方法，已廣泛應(yīng)用礦產(chǎn)資源調(diào)查、環(huán)境輻射調(diào)查與評(píng)價(jià)。采用蒙特卡羅方法模擬航空伽瑪能譜測(cè)量的儀器譜，不僅為伽瑪譜探測(cè)器的探測(cè)器刻度提供了一種新方法；而且為不

2、同形狀伽瑪輻射體、不同飛行高度等測(cè)量條件下的空中伽瑪儀器譜特征，提供了科學(xué)參考；對(duì)實(shí)際航空伽瑪能譜測(cè)量也起到了指導(dǎo)和定性分析作用，更是提供了理論依據(jù)。 論文中論述了自然界中天然γ輻射的來(lái)源、地-空界面上天然γ能譜的分布特征和γ光子與物質(zhì)相互作用的機(jī)理；建立了基于蒙特卡羅數(shù)值模擬的隨機(jī)抽樣模擬模型；在此基礎(chǔ)上，自行采用C++語(yǔ)言編制了γ能譜蒙特卡羅模擬軟件。應(yīng)用自行編制的軟件，對(duì)已設(shè)定含量的天然地層介質(zhì)（其中鉀含量為170g/kg

3、、鈾含量為0.003g/kg、釷含量為0.01g/kg）進(jìn)行分析，得出放射性核素中共17種能量的天然放射性γ射線穿透若干高度空氣介質(zhì)后，進(jìn)入NaI(Tl)晶體中的響應(yīng)進(jìn)行模擬。研究及模擬過(guò)程中取得的主要成果有： 1）對(duì)天然環(huán)境中主要γ射線輻射體進(jìn)行分析，得出具體核素（如：214Pb、214Bi、223Ac、208Tl、40K等）及其對(duì)應(yīng)的總共17種γ射線能量，并計(jì)算出了各核素在放射性平衡條件下的相對(duì)含量，以及各含量對(duì)應(yīng)的對(duì)天然γ

4、射線場(chǎng)的貢獻(xiàn)值和相對(duì)放射幾率； 2）建立了地表均勻介質(zhì)中放射性核素種類、放射性核素位置、γ光子初始出射方向、γ光子與介質(zhì)反應(yīng)類型及碰撞距離等隨機(jī)抽樣模型，為航空γ能譜測(cè)量?jī)x器譜蒙特卡羅模擬提供了理論公式； 3）構(gòu)建虛擬探測(cè)器模型，通過(guò)對(duì)虛擬探測(cè)器改變其本身的結(jié)構(gòu)、幾何形狀和尺寸，放大了實(shí)際虛擬探測(cè)器幾何尺寸，利用虛擬探測(cè)器與實(shí)際探測(cè)器大小間的比例系數(shù)，對(duì)探測(cè)器接收γ光子時(shí)位置進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有效地提高了抽樣效率和減少了蒙特卡羅