中子元素分析中γ射線空間角分布特征的蒙特卡羅模擬.pdf

1、學(xué)校代碼：幽分類(lèi)號(hào)：Q盟研究生學(xué)號(hào)：!Q2QQ2QQ墨21至墨2密級(jí)：五③’東牡jI予冠大雪碩士學(xué)位論文中子元素分析中丫射線空間角分布特征的蒙特卡羅模擬TheSimulationStudyofAngularDistributionofY—rayinNeutronElementAnalysisbyMonteCarloMethod指導(dǎo)教師：學(xué)科專(zhuān)業(yè)：研究方向：學(xué)位類(lèi)型：作者：侯東彪劉林茂教授粒子物理與原子核物理試驗(yàn)核物理學(xué)歷碩士東北師范大學(xué)

2、學(xué)位評(píng)定委員會(huì)2011年5月摘要中子感生瞬發(fā)Y射線在線分析技術(shù)是一種多元素即時(shí)測(cè)量技術(shù)。隨著工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用增加，試驗(yàn)設(shè)計(jì)逐步成熟，已實(shí)現(xiàn)大量元素的定量分析。在測(cè)量方法上廣泛采用透射式，即中子源、樣品、探測(cè)器依次直線排列，探測(cè)器接收樣品前方出射Y射線。但采用這一探測(cè)方法能否獲得最強(qiáng)的丫射線計(jì)數(shù)并不確定，缺少理論依據(jù)。若采用不當(dāng)?shù)奶綔y(cè)方式，無(wú)法最大限度的接收丫射線，使元素的特征丫射線計(jì)數(shù)偏低將直接影響分析結(jié)果，特別是對(duì)那些與中子反應(yīng)截面

3、較小的元素。為了在中子感生瞬發(fā)Y射線在線分析實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步提高測(cè)量精度改善測(cè)量方法使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)化，本文對(duì)中子感生瞬發(fā)丫射線在線分析技術(shù)應(yīng)用中出射丫射線在空間角分布特性進(jìn)行了詳細(xì)研究。首先運(yùn)用MCNP4C程序模擬中子與一定體積的球形樣品相互作用的方法，當(dāng)放射源為圓面中子源，樣品為一定體積煤球時(shí)，由點(diǎn)探測(cè)器在球形樣品的球心與點(diǎn)源所在平面接收樣品所含元素的特征丫射線，通過(guò)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出元素特征Y射線通量角分布最大位置，確定探測(cè)器與被測(cè)樣品

4、的方位關(guān)系即最佳探測(cè)位置：保持中子源與樣品距離和中子束半徑不變，改變樣品球半徑探究樣品體積對(duì)y射線角分布的影響：另外，模擬了樣品為正六面體時(shí)的特征Y射線角分布，與球形樣品進(jìn)行比較。文中簡(jiǎn)要介紹了中子與物質(zhì)相互作用的主要類(lèi)型，蒙特卡羅(MomeC訓(xùn)o)方法及MCNP程序的發(fā)展過(guò)程及在研究領(lǐng)域的主要應(yīng)用；重點(diǎn)論述了如何應(yīng)用MCNP程序模擬實(shí)驗(yàn)，找出丫射線的空間分布特性以及對(duì)模擬結(jié)果的處理。模擬結(jié)果顯示中子感生瞬發(fā)丫射線在線分析試驗(yàn)中樣品球半

5、徑較小時(shí)采用反射法接收丫射線優(yōu)于透射法，以樣品箱到中子源方向?yàn)闇?zhǔn)，Y射線空間角分布最大位置出現(xiàn)在Oo角上，煤中C、H、O三元素的分布曲線從00到1800呈快速下降趨勢(shì)：隨著球形樣品半徑的增加，C和O的分布曲線在500處分別出現(xiàn)交點(diǎn)，表現(xiàn)為樣品球半徑越小越有利于透射式接收，越大越有利于反射式接收；從H元素的分布曲線可以看出當(dāng)球形樣品半徑為25cm時(shí)最有利于透射式接收；模擬結(jié)果還表明尺寸相當(dāng)?shù)牧⒎襟w和球形樣品的丫射線的空間分布基本符合相同的