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高能X射线物质识别的蒙特卡罗模拟

作　者: 阮书州
导　师: 赵广义
学　校: 吉林大学
专　业: 粒子物理与原子核物理
关键词: 蒙特卡罗方法轫致辐射高能X射线物质识别前向散射
分类号: O434.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着全世界对安全的越来越重视,如何准确、快速的检查出公共场所的违禁品,成为大家关心的话题。X射线技术是一种广泛应用于违禁品检测的专门技术,近几年得到快速发展。主要有单能X射线技术、双能X射线技术、多视角X射线技术、X射线散射技术和计算机断层成像技术(CT技术)等。其中双能X射线成像技术,利用物质对高能和低能X射线吸收程度不同,可以测得物质的有效原子序数,从而实现物质识别。由于双能X射线的能谱特性和差异,可以较精确的进行物质识别。大多数公共场所的X射线安检设备是针对于行李、包裹等小型物品的,X射线能量一般在450KeV一下;对于大型的车辆、集装箱等的检测则需要高能X射线,X射线能量大于1MeV。本文用蒙特卡罗方法对高能X射线双能成像物质识别技术进行了模拟。模拟采用MCNP4C蒙特卡罗程序,首先对高能电子打靶的轫致辐射进行了蒙特卡罗模拟,得到了6MeV和9MeV电子的轫致辐射X射线谱及角分布,模拟结果和理论及实验都非常吻合;利用所得的高、低能轫致辐射X射线谱,进行X射线物质扫描的蒙特卡罗模拟,得到了Pb(铅)、Fe(铁)、Al(铝)、KCl(氯化钾)、RDX(黑索今)、CH2(聚乙烯)等六种物质的识别曲线,总结了各种材料的识别曲线与各自有效原子序数之间的关系。并对以上六种物质的康普顿散射(前向散射)进行了模拟研究,得到了前向散射光子数与密度的关系,增加了物质识别的准确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-12
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 研究现状  10
  1.3 本研究工作及意义  10-12
第二章 β、X 射线与物质相互作用的机制  12-23
  2.1 电子与物质相互作用  12-14
    2.1.1 电离损失  12
    2.1.2 辐射损失  12-13
    2.1.3 电子散射  13-14
  2.2 X(γ)射线与物质的相互作用  14-21
    2.2.1 光电效应  14-18
    2.2.2 康普顿散射  18-20
    2.2.3 电子对效应  20-21
  2.3 X 射线衰减规律  21-23
第三章蒙特卡罗方法及MCNP 程序  23-29
  3.1 蒙特卡罗方法介绍  23
  3.2 蒙特卡罗方法应用分类  23-24
  3.3 蒙特卡罗方法的优缺点  24
  3.4 MCNP 程序介绍  24-25
  3.5 MCNP 输入文件  25-27
  3.6 MCNP 程序运行结构  27-29
第四章 MCNP 模型建立及模拟计算  29-34
  4.1 轫致辐射效率及靶的选择  29-30
    4.1.1 轫致辐射效率  29
    4.1.2 靶的选择  29-30
  4.2 高能X 射线物质识别的α曲线  30-31
  4.3 MCNP 的模型建立和模拟计算  31-33
    4.3.1 轫致辐射的模拟  31
    4.3.2 物质识别曲线（α曲线）的模拟  31-33
  4.4 前向散射的模拟  33-34
第五章数据处理及分析  34-47
  5.1 6MeV/9MeV 电子轫致辐射谱及角分布  34-37
  5.2 6 种材料的物质识别曲线及分析  37-45
  5.3 前向散射数据分析  45-47
第六章结论  47-48
参考文献  48-50
致谢  50

高能X射线物质识别的蒙特卡罗模拟

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