一种用于原位 $\gamma$ 射线谱学的新型全谱分析 (FSA) 方法

科学界和社会对环境放射性监测的需求日益增长。这要求便携式辐射探测器能够提供准确、可靠且快速的响应。得益于近期技术的进步，使用碘化钠闪烁体的 $\gamma$ 谱学已被证明是一种出色的原位测量工具，可用于识别和定量测定 $\gamma$ 射线发射放射性同位素，从而减少时间和成本。无论是出于地质还是民用目的，不仅需要测量 $^{40}$K、$^{238}$U 和 $^{232}$Th，而且对确定人为元素（如用于监测核事故或其他人类活动影响的 $^{137}$Cs 和 $^{131}$I）丰度的兴趣也日益增加。我们选择全谱分析 (FSA) 方法来分析 $\gamma$ 谱。该方法首次引入了非负最小二乘法 (NNLS) 和能量刻度调整，以修正与 $\chi ^2$ 最小化相关的固有问题，该问题可能导致分析中出现伪影和非物理结果。为 FSA 方法开发了一种新的刻度程序，使用原位 $\gamma$ 谱而非刻度板谱。最后，通过在托斯卡纳翁布罗内盆地的 80 个不同地点使用 10.16 cm x 10.16 cm 碘化钠探测器获取 $\gamma$ 谱，验证了这一新方法。将 FSA 方法的结果与在不同地点采集的土壤样本上使用 HPGe 探测器进行的实验室测量结果进行了比较，显示出令人满意的一致性。特别是，$^{137}$Cs 同位素已被纳入分析，因为在原位测量中发现其不可忽略。