本文以提取航空γ能谱测量中低能谱段有用信息为目的,设计了航空γ能谱低能谱段规律研究的室内实验模型和蒙特卡罗实验模型,并对混凝土、大理石和铁三种材料进行了室内测量实验,得到不同条件下的低能段谱线。同时以Li、C、Mg、Al、Si、P、S等作为吸收材料进行了蒙特卡罗模拟,将所得的低能段谱线与室内实验实测谱线进行比较,得出了两者形状特征一致的结论。论文通过对实测和蒙特卡罗模拟实验得到的各条谱线进行一、二阶导数分析,总结出了航空γ能谱低能谱段的一、二阶导数特征,并在此基础上利用回归分析等数学方法,建立了蒙特卡罗模拟谱线的低能谱段平衡谱峰峰位和形状特征与吸收介质岩性参数之间的数理关系。根据这种关系,对混凝土和大理石的低能谱段平衡谱峰峰位能量进行了回归预测。将预测值与实测谱线所得的低能谱段平衡谱峰峰位能量比较,偏差极小,一方面论证了蒙特卡罗模拟谱线与实测谱线的一致性,另一方面也证明了利用蒙特卡罗模拟方法模拟计算的能谱信息来建立低能谱段的特征信息库,进而建立低能谱段特征与吸收介质岩性参数之间的关系函数并用于预测不同参数的吸收介质上方测量γ能谱低能谱段的特征参数是一种可行的方法。这为依据航空γ低能谱段规律进行岩性参数分析奠定了方法学与理论基础。通过对实测谱线数据和蒙特卡罗模拟数据的分析研究,本文建立了利用航空γ低能谱段规律特征进行岩性参数分析的数理模型,并根据不同材料低能段的康普顿散射截面和光电截面的特征规律,结合康普顿散射的角度、能量等分布概率,探讨了航空γ射线低能谱段平衡谱峰形成的原因及所遵循的规律,从理论上提出了航空γ射线低能谱段解析的依据和指导方法。本文的主要研究成果与结论有:1、航空γ能谱低能谱段的形状特征与放射源的种类、能量、空间分布状况无关,只与吸收介质的岩性参数有关。因而可以用人工γ放射源代替天然γ射线进行航空伽玛能谱低能谱段规律的研究;2、室内实测实验与蒙特卡罗模拟对比研究表明,当采用合适的蒙特卡罗模拟模型时,实测各种吸收介质上的散射γ谱与蒙特卡罗模拟谱是一致的,所以,可以利用蒙特卡罗模拟研究来补充实体实验中吸收材质参数、空间组态、探测类型等方面的不足;3、利用航空伽玛低能谱段室内实验模型和蒙特卡罗模拟实验模型,设计了航空伽玛能谱低能谱段规律研究的室内实验方法和蒙特卡罗模拟实验方法,并分别对混凝土、大理石、铁三种材料进行了室内实验测量,对Li、C、Mg、Al、Si、P、S、Fe等材料进行了蒙特卡罗模拟实验,分别得出了不同实验条件下的伽玛能谱低能谱段谱线;4、针对航空伽玛能谱低能谱段的形状特征和处理要求,编制了基于MFC的专用的数据处理程序,并利用该程序对室内实验测量谱线和蒙特卡罗模拟谱线进行分析处理,结果表明:利用人工伽玛源进行的室内实验与自然伽玛射线形成的航空伽玛能谱低能谱段形状特征一致,同时与蒙特卡罗模拟实验模拟的谱线也是一致的;5、在解析航空伽玛能谱低能谱段规律研究室内实验谱线和蒙特卡罗模拟实验谱线一、二阶导数的基础上,归纳总结了航空伽玛能谱低能谱段的一、二阶导数特征,并以此为基础提出了航空伽玛能谱低能谱段的解析法;6、利用航空伽玛能谱低能谱段的导数解析法,以室内实验和蒙特卡罗实验所获得的谱线规律进行分析,利用回归分析等数学方法建立了航空伽玛能谱低能谱段特征与吸收介质岩性参数之间的关系函数,并初步验证了该函数关系的可靠性;7、从不同材料低能谱段的康普顿散射截面和光电截面的特征规律和康普顿散射的分布几率出发,探讨了航空伽玛低能谱段平衡谱峰的成因,并利用回归分析等方法建立了康普顿散射截面与光电截面的交点与平衡谱峰峰位能量、计数、不同能量段的积分计数之间的相关关系曲线,从理论上建立了航空伽玛能谱低能谱段规律研究和应用的参考模型。