航空γ能譜測量儀器譜蒙特卡羅模擬.pdf

1、論文來源于國家863計劃資源與環(huán)境領域課題“航空伽瑪能譜勘查系統(tǒng)研發(fā)（編號2006AA06A207）”以及國家自然科學基金項目 “核地球物理學天然伽瑪場研究（編號40774063）”。 航空伽瑪能譜測量是一種將伽瑪能譜儀裝載在飛機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，已廣泛應用礦產(chǎn)資源調(diào)查、環(huán)境輻射調(diào)查與評價。采用蒙特卡羅方法模擬航空伽瑪能譜測量的儀器譜，不僅為伽瑪譜探測器的探測器刻度提供了一種新方法；而且為不

2、同形狀伽瑪輻射體、不同飛行高度等測量條件下的空中伽瑪儀器譜特征，提供了科學參考；對實際航空伽瑪能譜測量也起到了指導和定性分析作用，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)相互作用的機理；建立了基于蒙特卡羅數(shù)值模擬的隨機抽樣模擬模型；在此基礎上，自行采用C++語言編制了γ能譜蒙特卡羅模擬軟件。應用自行編制的軟件，對已設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，進入NaI(Tl)晶體中的響應進行模擬。研究及模擬過程中取得的主要成果有： 1）對天然環(huán)境中主要γ射線輻射體進行分析，得出具體核素（如：214Pb、214Bi、223Ac、208Tl、40K等）及其對應的總共17種γ射線能量，并計算出了各核素在放射性平衡條件下的相對含量，以及各含量對應的對天然γ

4、射線場的貢獻值和相對放射幾率； 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)反應類型及碰撞距離等隨機抽樣模型，為航空γ能譜測量儀器譜蒙特卡羅模擬提供了理論公式； 3）構建虛擬探測器模型，通過對虛擬探測器改變其本身的結(jié)構、幾何形狀和尺寸，放大了實際虛擬探測器幾何尺寸，利用虛擬探測器與實際探測器大小間的比例系數(shù)，對探測器接收γ光子時位置進行轉(zhuǎn)換，有效地提高了抽樣效率和減少了蒙特卡羅