《核工程与核技术毕业设计（论文）闪烁探测器探测效率与γ射线能量关系的数值模拟》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核工程与核技术毕业设计（论文）闪烁探测器探测效率与γ射线能量关系的数值模拟（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕业设计（论文） 题 目 闪烁探测器探测效率与射线能量关系的数值模拟英文题The Numerical Simulation Relationship Of Scintillation Detector Detection Efficiency And -ray Energy学生姓名: 专 业: 核工程与核技术班 级: 指导教师: 二零一一年六月摘 要闪烁能谱仪的探测效率与射线能量关系之间的关系，通过使用蒙特卡罗的数值模拟方法进行研究。NaI闪烁探测器由于其探测效率高、在常温下可以使用的特点，越来越受到人们的重视。因此研究其探测效率对进一步的开发和研究闪烁探测器是很有必要的，特别是闪烁探测器与
2、能量之间的关系决定了今后的研究方向。射线主要分为两大类：一类是，自然射线；另一类是，人工射线，用NaI探测器了对射线进行探测。然后用MCNP4C软件进行模拟实验，得到了不同射线能量下的能谱。通过能谱图我们可以根据全能峰内的相对计数率，得出相对探测效率。再得出相对探测效率以后，根据相对应的射线能量，拟合出图形，得到探测效率与射线能量关系的数值模拟。通过对上述内容的研究，本课题基本上达到了预期研究目的，取得较好的阶段性成果，对闪烁探测器探测效率与能量关系的研究起到一定的科学指导作用，为实验提供了一定的依据。关键词：探测效率； 射线； 蒙特卡罗模拟 AbstractThe relationship
3、between detection efficiency of the -ray scintillation spectrometer and the -ray energy, we are using Monte Carlo simulation method to study. Because of its high detection efficiency, can be used at room temperature characteristics, NaI scintillation detector more attention has been paid. 朗读显示对应的拉丁字
4、符的拼音Therefore, it is very necessary to study the detection efficiency for further development and research, especially the relationship between scintillation detectors and -ray energy direction of our future research. -ray can be divided into two categories: one is the natural -ray; the other is art
5、ificial -ray, with the NaI detector for -ray detection. Then simulation experiments by MCNP4C software. Obtained under different -ray energy spectrum of -ray. We obtained the relative detection efficiency by the energy spectra we can according to all-powerful within the relative peak count rate. And
6、 then come after the relative detection efficiency, according to the corresponding -ray energy, fitting out graphics, and -ray detection efficiency has been the relationship between energy simulation. Through the above research, this research project is basically to achieve the desired objectives an
7、d achieve good initial results, the efficiency of the scintillation detector and -energy relationship of scientific research play a guiding role for the experiment provided some basis.Key words: Detection efficiency; -rays; Monte Carlo simulation 目 录绪 论11.1 选题意义及目的11.2 实验背景12 模拟实验基础32.1 射线与物质的相互作用32
8、.1.1 光电效应32.1.2 康普顿效应32.1.3 光电子对效应42.2 闪烁能谱仪52.2.1 闪烁探测器的原理62.2.2 闪烁探测效率73 构建模型83.1 蒙特卡罗方法及MCNP程序简介83.1.1 蒙特卡罗计算方法及其应用范围83.1.2 MCNP程序简介83.2 建立数学模型113.2.1 点源模拟113.2.2 探测器栅元卡片填写113.2.3 模拟模型143.2.4 源定义143.2.5 输入卡片154 计算结果与处理174.1 模拟输出结果174.1.1 自然射线的模拟输出结果174.1.2 人工射线的模拟输出结果204.2 数据处理与结果23结论26致 谢27参考文献2
9、828东华理工大学毕业设计（论文） 绪论绪 论1.1 选题意义及目的随着我国经济的发展，国民生活水平不断提高，国内需求不断增长。核辐射探测器也逐渐被使用到各行各业，在各类探测器中，闪烁体探测器由于其对射线的探测分辨时间短、探测效率高、能测量射线的能量的优点，所以是目前应用的最广的射线探测器。因此研究闪烁探测器探测效率与射线能量关系对我们提高闪烁探测器探测效率有着重要的意义。本课题主要是应用蒙特卡罗的方法对探测器探测效率与射线能量关系进行数值模拟，通过这个数值关系，我们可以找到最佳的射线能量对应着最高的探测效率。这样就对我们以后的实验、研究提供了一定的依据。1.2 实验背景蒙特卡罗方法又名随机模
10、拟法或统计实验法，它是一种具有独特风格的数值计算方法，它既能求解定性的数学问题，也能求解随即问题。半个多世纪以来，由于科学技术的发展和电子计算机的发明，这种方法作为一种独立的方法被提出来，但与一般数值计算方法有很大区别，它是以概率统计理论为基础的一种方法。由于蒙特卡罗方法能够比较逼真地描述事物的特点及物理实验过程，解决一些数值方法难以解决的问题，因而该方法的应用领域日趋广泛1。蒙特卡洛方法由于其简单性、灵活性和普遍性在获得广泛应用。尤其在核物理上更是得到很大应用，20世纪80年代，Schlumberger、LANL和美国北卡罗来纳州立大学开始将蒙特卡罗方法用于核测井的模拟，取得很大的成功2。以
11、后的发展里，随着计算机技术的不断进步，现代计算机技术使随即采样成为解决复杂问题的实用方法。到了20世纪90年代，蒙特卡罗模拟已经成为核测井科研和生产中的重要工具。近一些年来，一些大型的蒙特卡罗方法应用软件先后生产并发展，例如，美国的橡树岭国家实验室的辐射屏蔽信息中心RSIC、阿贡国家实验的软件中心NESC和计算机物理库CPC等所收集的大量应用软件，就有相当数量的蒙特卡洛方法应用软件。具体的用在核技术领域的软件有美国橡树岭国家实验室的MOSE程序、美国Stanford Linear Accelerator Center的EGS程序、美国生地国家实验室的SANDYL和TIGER程序、美国洛斯阿拉莫
12、斯国家实验室的MCNP程序、欧洲核子研究中心的GERNT程序、英国的MCBEND程序以及法国的TRIPOLI程序等。这些程序在粒子输运模拟中发挥了重要作用，但这些程序一般为通用程序，并且操作复杂不便计算和探测问题。因而，研究核探测问题的蒙特卡罗计算方法及软件成为当今辐射输运领域的热门课题2,3。在运用蒙特卡罗方法对射线的响应函数进行计算以及探测效率刻度方面，国内外重20世纪60年代就已经有很多人开始研究工作，而从20世纪70年代以来，国内外有关这方面的研究工作可分为：对裸晶体，随着光子能量越来越高，考虑的反应机制日趋完善；对低能光子，在反应机制较简单的情况下，研究了体源、反射层及源与探测器的几
13、何关系对响应函数及探测效率的影响2,3。进入20世纪90年代以后，国内外持续有学者对蒙特卡洛方法计算响应函数和探测效率的方法进行改进完善，像H.VNguyen等利用NGRC程序、FayezH.H等利用EGS4程序模拟了NaI(Tl)闪烁探测器对射线的响应函数，清华大学的Hu-Xia-Shi等人利用MCNP模拟了NaI(Tl) 闪烁探测器对射线的响应函数3,4。纵观前人的研究成果，可以发现蒙特卡洛方法在计算射线在探测器中与探测器效率刻度方面，为我们研究提供了极大的便利，并可以减少大量的实验工作，但是在大多停留在实用国外的通用软件上，而国内还没有比较成功的自主研发陈鼓工我们方便使用，并且在探测效率刻度大多是正对源与探测器的空间几何位置来进行，很少有人对射线能量与探测效率之间的关系进行研究3,4。东华理工大学毕业设计（论文） 模拟实验基础2 模拟实验基础2.1 射线与物质的相互作用2.1.1 光电效应当射线与原子壳层轨道上的内层电子碰撞时，将所有能量交给壳层的一个内层电子，电子克服了电离能，脱离原子而运动，产生光电子，而射线被完全吸收，这种作用称为光电效应。为使光电效应保持动量守恒，必须有第三者，即反冲核。由于自由电子不能吸收射线而形成光电子，因此光电效应产生的几率将随着电子结合能的增加而增加
