張海青 倪邦發(fā) 田偉之 王平生 黃東輝 張貴英劉存兄 肖才錦 孫洪超 趙常軍

(中國(guó)原子能科學(xué)研究院 北京 102413)

目前，中子活化分析技術(shù)只能對(duì)核素分布均勻、可視為點(diǎn)源的樣品進(jìn)行測(cè)量和分析，而HPGe γ探測(cè)器點(diǎn)源效率函數(shù)及其參數(shù)的確定，對(duì)于實(shí)現(xiàn)任意幾何形狀、核素非均勻分布樣品的非破壞性測(cè)量分析具有重要意義。但對(duì)于HPGe γ探測(cè)器點(diǎn)源效率函數(shù)的表達(dá)式，尚有爭(zhēng)議[1?4]。本文用MCNP模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合方法，得出HPGe探測(cè)器對(duì)空間不同位置核素點(diǎn)源的探測(cè)效率，將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)值擬合，得HPGe探測(cè)器對(duì)不同能量點(diǎn)源的效率函數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)公式及其參數(shù)，并對(duì)Masayasu等[1]提出且沿用[4,5]的點(diǎn)源徑向表達(dá)式作了修正。本文實(shí)驗(yàn)值與理論值的誤差絕對(duì)值為0.04%–3.53%，證明用此法確定的半經(jīng)驗(yàn)公式的適用性。

應(yīng)用此法可進(jìn)一步確定HPGe探測(cè)器對(duì)任意一種可探測(cè)核素點(diǎn)源的效率函數(shù)及參數(shù)，有助于確定HPGe探測(cè)器的效率矩陣[6,7]。此法計(jì)算簡(jiǎn)單，具有普遍性，在環(huán)境樣品γ譜定量分析中使用方便，對(duì)于計(jì)算體源效率有重要意義。

圖1 點(diǎn)源相對(duì)于HPGe γ探測(cè)器的幾何位置Fig.1 Geometry of the HPGe γ detector with a point source.

1 基本原理

HPGe γ探測(cè)器點(diǎn)源效率函數(shù)，是探測(cè)器對(duì)點(diǎn)源的絕對(duì)探測(cè)效率ε隨點(diǎn)源位置(相對(duì)于探測(cè)器)和 γ射線能量的變化規(guī)律。由同軸型HPGe γ探測(cè)器的對(duì)稱性，其應(yīng)是點(diǎn)源到探測(cè)器上表面距離h、軸線距離r以及γ射線能量E的函數(shù)，表示為ε(E,r,h)。

如圖1，取探測(cè)器晶體軸線上的O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，它位于晶體表面中心位置，樣品的軸向坐標(biāo)(h)和徑向坐標(biāo)(r)稱其為樣品空間。當(dāng)E一定時(shí)，ε(E,r,h)可表示為軸向函數(shù)ε(0,h)和用(0,h)點(diǎn)的效率歸一后的徑向函數(shù)εh(r)的乘積，即：

其中，ε(0,h)的函數(shù)形式近似為二次函數(shù)的倒數(shù)[1]，形式如下:

εh(r)則為自然指數(shù)的形式[1]，通過模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合，本工作得到的形式如下：

表3為間接實(shí)驗(yàn)值、MC模擬值、軸向擬合公式(2)的計(jì)算值及后兩者分別與間接實(shí)驗(yàn)值的相對(duì)偏差。間接實(shí)驗(yàn)值，是由某一位置的實(shí)驗(yàn)值通過有效作用深度(EID公式)[9]計(jì)算出的另一位置的值。表中間接實(shí)驗(yàn)值由24.4 cm架位的直接實(shí)驗(yàn)值得到。

通過實(shí)驗(yàn)確定探測(cè)器對(duì)空間不同位置處344.3(152Eu)、1408 (152Eu)、411.8 keV(198Au) γ射線的探測(cè)效率后，用MC方法按上述步驟分別進(jìn)行計(jì)算。對(duì)光子，程序考慮了相干和非相干散射、光電吸收后的熒光發(fā)射以及伴隨電子對(duì)效應(yīng)的湮滅輻射后的概率、軔致輻射。圖2為r=0時(shí)，不同能量的ε隨h的變化，圖3是以198Au為例，能量一定時(shí)，將效率ε以(0,h)歸一后，不同高度的ε隨r的變化，及相對(duì)效率εh隨r的變化。圖4為高度一定時(shí)，不同能量的ε隨r的變化。

隨著江蘇省高等教育適齡人口的下降，各大院校已經(jīng)揭開生源競(jìng)爭(zhēng)的序幕。怎樣在未來的競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，幫助江蘇省高等教育更好地發(fā)展已成為十分重要的戰(zhàn)略問題。江蘇省高等院校應(yīng)該具備憂患意識(shí)，認(rèn)清自身發(fā)展的戰(zhàn)略態(tài)勢(shì)，才能在未來激烈的生源競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

式中，N為能譜中γ射線全能峰凈計(jì)數(shù)率，A為樣品中核素的放射性活度，p為相應(yīng)γ射線的發(fā)射率。

探測(cè)器可能存在不對(duì)稱性，故測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品譜數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)不同徑向位置的樣品作多次測(cè)量，每次測(cè)量時(shí)沿探測(cè)器軸向旋轉(zhuǎn)樣品的相對(duì)位置，觀測(cè)探測(cè)器的對(duì)稱性。樣品γ能譜中全能峰的計(jì)數(shù)率取多次測(cè)量結(jié)果的平均值，從而減小不對(duì)稱性的影響。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 點(diǎn)源效率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)所用探測(cè)系統(tǒng)由 HPGe γ探測(cè)器(美國(guó)Ortec公司，Ge晶體尺寸為Φ68.7 mm×47.4 mm，指形孔尺寸Φ8.7 mm×33.9 mm，相對(duì)效率40 %，對(duì)1332 keV的分辨率1.8 keV)、數(shù)字化譜儀(美國(guó)Ortec公司，Despec-plus)及計(jì)算機(jī)組成，用計(jì)算機(jī)軟件SPAN進(jìn)行γ譜分析。將放射源152Eu和198Au分別置于樣品空間各(r,h)處進(jìn)行測(cè)量，其中152Eu γ源的活度為4.448×104Bq。以此源在合峰效應(yīng)可忽略的測(cè)量位置得到絕對(duì)效率曲線，198Au的 411.8 keV發(fā)射率由此效率曲線得到。

為區(qū)別于式(1)理論計(jì)算結(jié)果，將實(shí)驗(yàn)測(cè)量值ε(E,r,h)記為式(4)：

李紅介紹，除此之外，服務(wù)中心也把投訴工作進(jìn)行整合。過去，醫(yī)院有黨辦、門診部、醫(yī)務(wù)處等不同部門受理投訴，如今都統(tǒng)一到醫(yī)院服務(wù)中心，統(tǒng)一受理投訴。中心設(shè)立兩個(gè)投訴受理崗位，受理人接受投訴以后要負(fù)責(zé)跟蹤到底，“首訴負(fù)責(zé)制。”李紅指出，“我們受理的投訴不光是院外患者的，還有我們?cè)簝?nèi)員工的投訴也是可以的。”

本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于：（1）將管理層能力、技術(shù)創(chuàng)新以及影響二者關(guān)系的內(nèi)外部治理因素納入統(tǒng)一研究框架，試圖進(jìn)一步探究管理層能力影響微觀企業(yè)自主創(chuàng)新的作用機(jī)理；（2）區(qū)分企業(yè)產(chǎn)權(quán)性質(zhì)，對(duì)比分析治理因素可能存在的影響差異，為明晰混合所有制改革背景下國(guó)企改革著力點(diǎn)、從管理層能力視角提升企業(yè)研發(fā)意愿提供理論支持和針對(duì)性建議。

2.2 點(diǎn)源效率的MCNP模擬方法

本文采用MCNPX 2.5.0版本(A general Monte Carlo N—particle ransport code, Version X) 計(jì)算程序，幾何模型如圖1。MCNP4C程序要求相對(duì)統(tǒng)計(jì)誤差<10%[8]，計(jì)算結(jié)果才可接受。本文的統(tǒng)計(jì)誤差控制在<0.05范圍內(nèi)，初始光子數(shù)為6×107，采用脈沖能量分布計(jì)數(shù)卡F8記錄某種光子的探測(cè)效率。

式中，cn為常數(shù)，一般情況下，當(dāng)n>3時(shí)，c～0。

利用§1中的方法和式(2)、(3)對(duì)模擬值進(jìn)行擬合，得出待定參數(shù)，結(jié)果見表1、2。

圖2 r =0 時(shí)，不同能量的ε隨h的變化Fig.2 Relationship of ε and h at r =0 with different energies.

圖4 不同能量的ε隨r的變化(h=13 cm)Fig.4 ε vs r for γ-rays of different energies (h=13 cm).

2.3 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果

香菇 性平、味甘，具有益氣健脾、解毒潤(rùn)燥等功效，香菇中含有的多糖類物質(zhì)，可以提高人體的免疫力和排毒能力，抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，增強(qiáng)機(jī)體的抗癌能力。香菇還能降低血壓、降低膽固醇、預(yù)防動(dòng)脈硬化，并有強(qiáng)心保肝、寧神定志、增強(qiáng)人體新陳代謝及促進(jìn)體內(nèi)廢物排泄等作用。

表1 點(diǎn)源效率函數(shù)的軸向方程參數(shù)擬合結(jié)果 [式(2)]Table 1 Parameters of vertical efficiency for 152Eu and198Au point sources using Eq.(2).

表2 點(diǎn)源效率函數(shù)的徑向方程參數(shù)擬合結(jié)果 [式(3)]Table 2 Parameters of radial efficiency for 152Eu and 198Au point sources using Eq.(3).

十九大首次提出“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”，到2050年，鄉(xiāng)村全面振興，農(nóng)業(yè)強(qiáng)、農(nóng)村美、農(nóng)民富全面實(shí)現(xiàn)”①。但我國(guó)許多農(nóng)村青壯年外出求學(xué)、務(wù)工，土地、房屋等資源閑置，造成鄉(xiāng)村資源利用的低效。通過發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)可以帶動(dòng)農(nóng)村天然的、閑置資源的利用與開發(fā)，激活鄉(xiāng)村資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。鄉(xiāng)村旅游合作社是在農(nóng)旅深度融合發(fā)展中成長(zhǎng)起來的新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體，是推進(jìn)鄉(xiāng)村旅游規(guī)模經(jīng)營(yíng)的有效形式，是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的有效載體。②德陽(yáng)星光村以鄉(xiāng)村旅游專業(yè)合作社（下文簡(jiǎn)稱專合社）為平臺(tái)有效盤活農(nóng)村閑置資源，開啟了鄉(xiāng)村旅游機(jī)制創(chuàng)新發(fā)展的新篇章，對(duì)其研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

表3 軸向不同高度(r=0)點(diǎn)源效率的實(shí)驗(yàn)值、MC模擬值及式(2)計(jì)算值之間的對(duì)比Table 3 Comparison of efficiencies measured, MC-simulated and calculated by Eq.(2) at different heights (r=0).

圖5為Masayasu等[1]的效率公式(徑向)與式(3)的擬合圖對(duì)比，式(3)與模擬所得數(shù)據(jù)的吻合程度好于文獻(xiàn)[1]。圖中縱坐標(biāo)為相對(duì)效率的對(duì)數(shù)，即將效率ε(r,h)以(0,h)歸一后取對(duì)數(shù)，于是Masayasu[1]公式和式(3)都變成二次方程。

將實(shí)驗(yàn)所得全能峰凈計(jì)數(shù)率N代入式(4)，得點(diǎn)源探測(cè)效率，與相應(yīng)位置的MCNP擬合公式(1)的計(jì)算值相對(duì)照，其結(jié)果與相對(duì)偏差示于表4。

由于培訓(xùn)內(nèi)容體系和培訓(xùn)模式的設(shè)計(jì)與實(shí)施、教育行政部門無法為教師應(yīng)用信息技術(shù)提供長(zhǎng)效支持等問題，部分培訓(xùn)并未達(dá)到預(yù)期效果?；诖?，根據(jù)教育部《中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力測(cè)評(píng)指南》(以下簡(jiǎn)稱《指南》)[2]，本研究將采用文獻(xiàn)研究、調(diào)查研究等方法對(duì)當(dāng)前中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力發(fā)展測(cè)評(píng)研究和實(shí)踐的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析，為研究構(gòu)建系統(tǒng)、科學(xué)的發(fā)展測(cè)評(píng)模型提供依據(jù)，更好的為參訓(xùn)教師內(nèi)化培訓(xùn)知識(shí)技能、主動(dòng)應(yīng)用信息技術(shù)信息技術(shù)優(yōu)化課堂教學(xué)、轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式、促進(jìn)自身專業(yè)發(fā)展提供支持，真正實(shí)現(xiàn)“以評(píng)促學(xué)，以評(píng)促用”。

圖5 徑向不同位置點(diǎn)源HPGe探測(cè)效率的半經(jīng)驗(yàn)公式擬合曲線和實(shí)驗(yàn)值比較Fig.5 Comparison between calculated and measured efficiency vs radial position for the point sources.(a) 1408 keV-r (h=11 cm)，(b) 411.8 keV-r (h=11 cm).

表4 徑向不同位置(h=17 cm)的152Eu點(diǎn)源探測(cè)效率實(shí)驗(yàn)值與式(1)計(jì)算值及其相對(duì)偏差Table 4 The measured efficiency and calculated efficiency by Eq.(1) for 152Eu point source at h=17cm and different radial positions.

3 討論

(1) 在源高度為 11–24.4 cm、γ射線能量為344.3–1408 keV、誤差<5%范圍內(nèi)，對(duì)給定h和r，不同能量γ射線的相對(duì)(以同能量、同h、r=0的效率歸一)效率差異是可予忽略。

(2) 模擬與實(shí)驗(yàn)值的相對(duì)偏差在 0.18%–4.25%范圍內(nèi)，計(jì)算與實(shí)驗(yàn)值的相對(duì)偏差在0.34%–5.10%范圍內(nèi)，說明MCNP模擬值是可信的，由模擬值擬合得到的軸向公式(2)與實(shí)驗(yàn)值的符合很好。本實(shí)驗(yàn)所得徑向方程好于文獻(xiàn)[1]，高能時(shí)尤為明顯。

(3) 確定出 HPGe γ探測(cè)器對(duì)點(diǎn)源的探測(cè)效率函數(shù)后，可進(jìn)一步計(jì)算樣品處于不同位置時(shí)的探測(cè)效率, 給出 HPGe探測(cè)器的效率矩陣，也可通過積分計(jì)算出探測(cè)器對(duì)任意形狀樣品的探測(cè)效率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)核素均勻或非均勻分布樣品的非破壞性γ發(fā)射率和活度的測(cè)量與計(jì)算。

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