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Research on Backscatter Peak Measurement Based on CSS-D-60 Type γ Spectrometer
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摘要: 为探索研究反康技术在γ能谱测量应用中的规律及有效性，在实验室利用CSS-D-60型反康普顿γ能谱仪系统进行了铀矿标物的反康测量研究，分别针对铀钍混合、铀镭平衡和单钍粉末样品进行了实测统计，获取了各类样品中186～1847 keV能量段的康普顿散射光子在实测谱中的占比分布。实验结果表明，反康普顿修正数据占比随着能量的增加呈上升趋势，在1001 keV能峰处的修正百分占比超60%。研究成果能够为γ能谱测铀技术装备的研发提供重要数据借鉴。Abstract: To explore the effectiveness and application of anti-Compton technology in γ spectrum measurements, an anti-Compton measurement study of uranium ore standards was conducted in the laboratory using the CSS-D-60 type anti-Compton γ spectrometer system. Specific measurements were taken for mixed uranium-thorium, uranium-radium equilibrium, and single thorium powder samples. The proportion distribution of Compton scattering photons in the measured spectrum in the energy range of 186-1847 keV for these various samples was obtained. The experimental results show that the proportion of anti-Compton correction data increases with energy, and the correction percentage at the 1001 keV energy peak, which is of interest in direct uranium measurement technology, exceeds 60%. The research results can provide important data references for the development of γ spectrum-based uranium measurement technology and equipment.
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图 1 CSS-D-60型反康普顿γ能谱仪原理组成示意图
Figure 1. Diagram of the principle and composition of the CSS-D-60 type anti-Compton γ spectrometer
图 2 反康普顿γ能谱仪实测GBW04127a谱图
Figure 2. Spectrum of GBW04127a measured by anti-Compton γ spectrometer
图 3 反康普顿γ能谱仪实测GBW04305a谱图
Figure 3. Spectrum of GBW04305a measured by anti-Compton γ spectrometer
图 4 反康普顿γ能谱仪实测GBW04308谱图
Figure 4. Spectrum of GBW04308 measured by anti-Compton γ spectrometer
图 5 实测GBW04127a反康效果统计结果图
Figure 5. Statistical results of anti-Compton effect of GBW04127a
图 6 实测GBW04127a反康占比拟合曲线
Figure 6. Fitting curve of the measured GBW04127a anti-Compton ratio
图 7 实测GBW04305a反康效果统计结果图
Figure 7. Statistical results of the anti-Compton effect of GBW04305a
图 8 实测GBW04305a反康占比拟合曲线
Figure 8. Fitting curve of the measured GBW04305a anti-Compton ratio
图 9 实测GBW04308反康效果统计结果图
Figure 9. Statistical results of the anti-Compton effect of GBW04308
图 10 实测GBW04308反康占比拟合曲线
Figure 10. Fitting curve of the measured GBW04308 anti-Compton ratio
表 1 实验采用的国家一级放射性标准物质数据表
Table 1. Data table of national radioactive standard materials used in the experiment
序号 国内统一编号 名 称 比活度/ Bq·g−1 标物质量/g 1 GBW04305a 铀镭平衡粉末源 238U 39.50 / 226Ra 38.80 350.40 2 GBW04308 钍粉末源 232Th 13.90 350.34 3 GBW04127a 铀钍钾天然系矿石粉末 238U 9.31 /226Ra 9.45 / 232Th 2.96 / 40K 1.13 302.50 
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表 2 GBW04127a实测谱统计分析数据表
Table 2. Statistical analysis data table of the GBW04127a measured spectrum
序号 峰位左/keV 峰位右/keV 峰位/keV 全谱统计数据/cps 反康修正数据/cps 反康效果/% 1 184 187 186 1.421 0.001 0.05% 2 237 240 238 2.461 0.078 3.18% 3 293 296 295 1.678 0.110 6.54% 4 336 339 338 5.987 0.255 4.25% 5 348 354 352 2.024 0.340 16.82% 6 461 464 463 1.054 0.525 49.81% 7 607 611 609 1.376 0.663 48.18% 8 725 729 727 1.212 0.670 55.26% 9 784 787 786 0.948 0.479 50.55% 10 908 913 911 1.434 0.577 40.23% 11 966 971 969 0.862 0.539 62.53% 12 998 1003 1001 1.060 0.665 62.72% 13 1117 1122 1120 0.756 0.435 57.48% 14 1235 1240 1238 0.560 0.390 69.70% 15 1405 1410 1408 0.449 0.362 80.57% 16 1456 1463 1461 0.603 0.486 80.66% 17 1493 1498 1496 0.441 0.363 82.37% 18 1540 1545 1543 0.451 0.374 82.90% 19 1585 1590 1588 0.552 0.430 78.02% 20 1617 1623 1621 0.505 0.419 83.05% 21 1658 1663 1661 0.429 0.356 82.90% 22 1725 1732 1730 0.474 0.378 79.69% 23 1759 1767 1764 0.484 0.386 79.70% 24 1843 1850 1847 0.444 0.352 79.22%
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表 3 GBW04305a实测谱统计分析数据表
Table 3. Statistical analysis data table of the GBW04305a measured spectrum
序号 峰位左/keV 峰位右/keV 峰位/keV 全谱统计数据/cps 反康修正数据/cps 反康效果/% 1 184 187 186 4.489 0.008 0.17% 2 237 240 238 6.848 0.122 1.78% 3 293 296 295 4.927 0.011 0.22% 4 336 339 338 14.548 1.513 10.40% 5 348 354 352 6.096 0.822 13.49% 6 461 464 463 3.169 1.551 48.95% 7 607 611 609 4.319 1.958 45.33% 8 725 729 727 3.742 1.988 53.12% 9 784 787 786 3.133 1.397 44.57% 10 908 913 911 4.658 1.725 37.04% 11 966 971 969 2.711 1.550 57.18% 12 998 1003 1001 3.720 2.238 60.16% 13 1117 1122 1120 2.152 1.255 58.34% 14 1235 1240 1238 1.694 1.121 66.19% 15 1405 1410 1408 1.345 1.046 77.75% 16 1456 1463 1461 1.775 1.405 79.14% 17 1493 1498 1496 1.322 1.069 80.89% 18 1540 1545 1543 1.336 1.095 81.95% 19 1585 1590 1588 1.787 1.366 76.43% 20 1617 1623 1621 1.625 1.343 82.61% 21 1658 1663 1661 1.371 1.134 82.66% 22 1725 1732 1730 1.360 1.079 79.38% 23 1759 1767 1764 1.432 1.136 79.33% 24 1843 1850 1847 1.337 1.045 78.18%
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表 4 GBW04308实测谱统计分析数据表
Table 4. Statistical analysis data table of the GBW04308 measured spectrum
序号 峰位左/keV 峰位右/keV 峰位/keV 全谱统计数据/cps 反康修正数据/cps 反康效果/% 1 184 187 186 1.564 0.003 0.21% 2 237 240 238 2.857 0.003 0.10% 3 293 296 295 1.969 0.012 0.63% 4 336 339 338 2.331 0.003 0.14% 5 348 354 352 2.515 0.243 9.67% 6 461 464 463 1.394 0.677 48.56% 7 607 611 609 1.538 0.797 51.80% 8 725 729 727 1.430 0.822 57.49% 9 784 787 786 1.208 0.725 60.01% 10 908 913 911 1.460 0.827 56.64% 11 966 971 969 1.027 0.770 74.90% 12 998 1003 1001 0.985 0.737 74.86% 13 1117 1122 1120 1.057 0.611 57.76% 14 1235 1240 1238 0.721 0.556 77.13% 15 1405 1410 1408 0.608 0.488 80.29% 16 1456 1463 1461 0.807 0.649 80.39% 17 1493 1498 1496 0.594 0.481 81.04% 18 1540 1545 1543 0.582 0.474 81.41% 19 1585 1590 1588 0.550 0.444 80.69% 20 1617 1623 1621 0.574 0.458 79.80% 21 1658 1663 1661 0.462 0.366 79.24% 22 1725 1732 1730 0.640 0.507 79.26% 23 1759 1767 1764 0.669 0.536 80.02% 24 1843 1850 1847 0.534 0.424 79.39%
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