大型客体辐射成像系统散射影响和后准直器屏蔽效果分析

本文基于⁶⁰Co大型客体辐射成像系统,分析了在穿透不同位置和不同厚度的钢板时散射粒子的数量和能量的分布情况、散射的扩散效应以及不同厚度和不同宽度的后准直器对散射粒子的屏蔽效果。分析结果表明,在水平方向上,绝大部分散射粒子来自于物体出射面上初始射线束覆盖区域,这将限制后准直器的屏蔽效果;当钢板距离探测器阵列的间距缩小至安全行车的极限间距500 mm时,200 mm厚、5 mm宽的铁后准直器可屏蔽约39.74%的散射粒子,而当间距增大到1 750 mm以上时,后准直器反而会增加散射粒子数量,无法起到屏蔽作用。     

^60Co动态复眼螺旋断层放射治疗系统

本发明公开了一种治疗恶性肿瘤和颅脑疾病的钴-60动态复眼螺旋断层放射治疗系统。旋转体结构筒为单层套筒形式，结构筒上安装有多个条形射线准直器，每个条形射线准直器中各自都装有多个射线准直器，子射线准直器上装有出源开关，出源开关由独立开关受控器分别控制。本发明能使用多个钴-60放射源体对同一病灶点照射，肿瘤的辐射剂量为单源辐射量的数倍，更有利于提高临床肿瘤致死剂量治疗的需要；而多个以不同平面且等中心安装的钴-60射线源，形成了一点或直线形的辐射锥剂量面。     

绿色通道货物检测系统

在高速公路收费站某条车道两侧,安装一套射线探测装置,放射源射出的射线经准直后穿透被测货车到达探测器.一般绿色通道的鲜活农产品的平均密度与其他违禁物品差别较大,绿通货物对射线的吸收与其他物质不同.事先根据实验进行分组,对不同的车型和货物成分进行标准样的测量,并在计算机中存储不同标样的数据库.探测器将穿透货物的射线信号转换...     

用蒙特卡罗方法对60Co数字辐射成像系统检测射线束的准直研究

应用蒙特卡罗方法模拟了^60Co辐射成像系统检测射线束的准直过程。通过分析MCNP程序给出的计算数据，讨论了源室、准直器和侧屏蔽体在射线准直过程中的不同作用，对实现成像系统射线的准直具有参考价值。     

基于LaBr3(Ce)晶体耦合SiPM阵列的可变角分辨率伽玛相机的设计与研制

编码孔径成像技术由于探测效率高、信噪比高、角分辨率好、成像质量稳定可靠等优点而广泛应用于核安全、核设施的去污及退役的测量、核医学等领域。建立通过改变编码准直器和探测器之间距离进而实现可变角分辨的伽玛成像系统。整个成像系统主要由编码准直器、位置灵敏探测(position sensitive detector, PSD)、数据采集卡以及图像重建系统组成。该成像系统的编码准直器采用修正均匀冗余阵列(modified uniformly redundant array, MURA)编码方式,为了保障对较高能量射线的探测能力,编码准直器的材料采用含钨量90%的钨铜合金,PSD通过LaBr₃(Ce)晶体耦合SiPM阵列组成,重建算法采用的是直接互卷积算法,快速高效。测试结果显示,整个位置灵敏探测器的平均能量分辨率为4.96%(662 keV);该辐射成像系统可以准确地对Am-241、Cs-137、Co-60进行清晰成像,并通过改变编码准直器和探测器之间的距离成功分辨出两个Cs-137点源的位置。     

利用MCNP程序对充气电离室探测性能的研究

利用MCNP程序研究了充气电离室的探测径能，计算了探测器内工作气体和电扳片在射线探测中各自的作用，得到该电离室的探测效率．然后计算不同偏角入射时探测器的信号输出值，并给出计算的探测灵敏废。计算结果表明，高压充气电离室探圈^60Co源γ射线也可达到高的探测效率和灵敏度．     

大面积塑料闪烁体适合阈值电压研究

大面积塑料闪烁体广泛运用于辐射监测领域,采用信号过阈检测的方式用作辐射计数器。过阈检测阈值电压的大小影响探测效率和最小可探测活度。射线入射在大面积塑料闪烁体不同位置时,收集端对光子的收集效率不同,存在探测效率一致性差异。根据大面积塑料闪烁体本底能谱和⁶⁰Co、¹³⁷Cs源在大面积塑料闪烁体不同位置的能谱,以⁶⁰Co源数据为例,结合处理电路信号放大关系,确定了合适的阈值电压。结果表明：上述方法确定的阈值电压,大面积塑料闪烁体探测器探测效率一致性较好,远离收集端有较高的探测效率,同时最小可探测活度较低。     

就地γ谱仪蒙特卡罗计算软件研制

在某种环境中,放射性核素按一定规律分布在土壤表面及土壤中。核素衰变时,各向同性地发射出特定能量的γ射线。通过对γ射线的探测,可得到土壤中该核素的放射性活度。 为了配合对土壤环境中特定核素放射性活度的就地γ测量,针对特定的谱仪研制了专用的蒙特卡罗模拟程序,用于模拟核素衰变发出的γ射线经过土壤层、空气层及其它屏蔽物进入探测器晶体,并与晶体作用,以一定几率（探测效率ε）被探测器记录下来的过程。利用该程序,可以得到γ谱仪测量计数率与土壤中核素的比活度关系以及相应的剂量率,并给出核     

蒙特卡罗方法模拟放射源位置对井型NaI(Tl)晶体探测效率的影响

利用Geant4数值计算程序,对放射源137Cs和60Co发射的单能γ射线(0.662 MeV和1.331MeV)经过井型NaI(Tl)晶体探测器后的能谱进行了蒙特卡罗模拟,并通过改变放射源在井型NaI(Tl)晶体中的位置对探测效率的影响做了进一步的研究。计算结果表明:对比常用的圆柱形NaI(Tl)闪烁探测器,由于井型NaI(Tl)晶体对放射源所张立体角很大,所以其对γ射线的源峰探测效率更高,并随着放射源在井内高度的增加而逐渐减小;在固定了放射源在晶体井下深度的情况下,放射源位置在水平面内的变化对源峰探测效率的影响并不大。     

中子元素分析中改变探测器屏蔽条件对同一样品探测结果的影响

本文在以中子发生器为中子源进行违禁物检测分析基础实验研究中,以尿素为模拟样品,为了减少其它非被测样品产生的7射线干扰,对探测器内BGO晶体利用铅筒进行了屏蔽.通过对三种屏蔽条件的比较,选择了最佳的屏蔽位置,当探头的BGO晶体平面正好与铅简的截面平齐时,探测效果最好.     

ISOCS无源刻度软件在准直器屏蔽厚度设计中的应用

准直器设计不仅需要考虑准直器的空间分辨率、灵敏度等因素,而且需要考虑准直器屏蔽厚度对"阴影区"的影响。建立了一种准直器屏蔽厚度的优化设计方法,该方法使用ISOCS无源刻度软件计算了探测器在佩带张角30,°屏蔽厚度分别为5、10、15 cm的准直器的角响应曲线和对无穷大面源在不同角度范围内计数率贡献的百分比。结果表明,当准直器屏蔽厚度为5 cm时,方位角90°处γ射线仍然对探测器存在计数率贡献;准直器屏蔽厚度为15 cm时,探测器视野范围可得到有效控制。该方法不仅可以为准直器屏蔽厚度设计提供依据,同时可以作为准直器探测器的效率刻度和不确定度评定的参考。     

大型集装箱检测室的屏蔽设计

大型集装箱检测系统是当前用于反走私的先进设备之一。它采用Ｘ射线扫描原理，射线被准直成扇形束，在加速器给束的情况下对被检测的集装箱进行扫描，每次照射时间不超过１ｍｉｎ。这种高度准直和间歇式辐照与一般工业辐照加速器的工作状况是不同的。本文介绍的清华大学１∶１大型集装箱检测系统是一实验研究设备，其屏蔽设计由于采用三次准直，加大了射线的准直度，使每次检测被检物所受辐射剂量降低到不大于１５０μＧｙ的水平     

放射性气溶胶监测仪准直器优化设计

基于反符合钝化注入平面硅(PIPS)探测器设计一个合适的准直器,降低低能α粒子对β粒子计数的影响。利用Geant4软件模拟反符合PIPS探测器添加准直器前后不同能量的α粒子和β粒子探测效率,结果表明,添加准直器后α探测效率降低约18%,β能量大于0.65 MeV时,添加准直器后的β探测效率降低约0.5%。利用²⁴¹Am标准面源对反符合PIPS探测器添加准直器前后的探测效率进行实验测量,发现与理论计算的探测效率吻合好,可去掉约95%的能量小于3 MeV的α粒子。准直器可应用在气溶胶监测仪需要准确区分α粒子和β粒子计数的场合。     

气溶胶滤材样品γ探测效率与测量源尺寸的关系

用22.5cm×45cm的聚丙烯滤材制备了一套含6种单能γ发射体(能量60～1116keV)的直径为30～110mm的八种圆片形测量源,分析其在6种HPGe探测器上的各能量的相对探测效率。实验显示各能量在各探测器上探测效率最高时的源直径在50～60mm之间。分析实验结果还发现:探测器晶体直径增大,测量源最佳直径也趋于增大;相对于高能射线而言,低能射线趋于选择直径稍小但厚一些的圆片测量源,但此趋势对平面型HPGe探测器不如同轴型HPGe探测器显著。用MCNP4B程序模拟计算上述不同尺寸的源在GEM60195-P探测器上分析时各相应能量的探测效率,探测效率最高的源尺寸结果和实验吻合。对同一探测器计算得到:本实验能量范围内,对20cm×25cm和45cm×45cm的滤材,测量源最佳直径分别为40～50mm和50～70mm。滤材面积增大,测量源最佳直径也增大。     

基于FPGA的Micro PET符合探测电路设计

研制了用于小动物成像实验的Micro PET。在Micro PET中,设计实现了基于FPGA的符合探测电路。探测器环由8个探测模块组成,每个探测模块引出的信号,在基于FPGA的符合探测电路中实现信号的总符合(假符合+真符合)以及假符合甄别。符合探测电路由底板和可插拔的子板组成,并且配有可编程的FPGA芯片,对于电路的扩展、修改都极为便利,有很大的弹性。从8个探测模块引出的每个信号都要和与之相对(不相邻)的5个模块进行符合甄别,一共有20(8×5/2=20)种可能存在的情况。总符合以及假符合事件都是进行实时的同步甄别。假符合甄别是将总符合甄别的触发信号进行相应的延时之后再进行符合甄别得到,延时时间为30ns。符合甄别的时间窗有一个可以人为控制的调节范围,在4.8ns至14.8ns之间。     

新型龙虾眼X射线聚焦结构原理理论模拟

为验证新型龙虾眼X射线聚焦结构聚焦X射线的可行性,对新型龙虾眼X射线聚焦结构的设计进行了研究。应用蒙特卡罗方法模拟了能量约为80 keV的硬X射线照射到不同材料的物体上发生背散射的情形,结果表明,能量高于80 keV的X射线与靶物质相互作用时,大部分光子沿入射方向穿透进去,部分光子与靶物质原子发生光电效应而被吸收,极少部分光子会与靶物质原子发生康普顿背散射;经由不同材料的靶物质背散射的光子能谱可明显区分,经新型龙虾眼X射线聚焦结构汇聚后,能得到相对准确的靶物质材料信息。     

基于高能γ源的CdZnTe成像探测器极化效应研究

应用第一类边界条件泊松方程,推导了碲锌镉(CdZnTe)探测器晶体内部电势分布,研究了CdZnTe探测器在¹³⁷Cs高能γ源成像探测过程中的极化效应。数值计算与实验结果表明：在低辐射注量率条件下,即CdZnTe晶体内部载流子电荷密度较低时,内部电势分布主要受外加偏压影响,晶体内部电势与偏压为线性关系,电场呈均匀分布。在高辐射注量率条件下,即晶体内部载流子电荷密度较高时,内部电势分布出现极化区域,电场分布发生扭曲,电子载流子向辐照区域外侧迁移,形成辐照中心无信号而辐照边缘区域仍有响应信号的极化探测图像。极化效应造成CdZnTe探测器探测性能严重退化,辐照边缘区域像素事件计数下降约70%。     

BGO矩形探测元探测效率的研究

理论计算了三种不同规格BGO晶体对于^137Cs0．662MeVγ射线的探测效率,并用GEANT4进行了Monte Carlo模拟,计算值与实验中光电倍增管测得的值进行了比较,给出了不同规格晶体对γ射线探测效率的区别,三者趋势基本一致。最后用^133Ba、^22Na、^137Cs和^60Co源测量了BGO探测元的能量线性,三种晶体对^137Cs0．662MeVγ射线的能量分辨分别为18．12％、18．08％和18．12％。     

脉冲中子地层元素测井仪优化设计中的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗方法研究了脉冲中子地层元素测井仪闪烁晶体材料、井眼屏蔽体厚度、硼套表面密度等设计参数对仪器测井响应的影响。结果表明：LaBr₃晶体的测井响应特性优于BGO晶体;高矿化度盐水对测量结果影响很大,井眼屏蔽体厚度为1.2 cm时,可屏蔽60%以上井眼γ射线;硼套中¹⁰B表面密度达到0.065 g/cm²时,可消除仪器外壳材料产生的俘获γ本底;俘获能谱的探测深度随孔隙度的增加而减小,非弹性散射能谱对不同孔隙度地层的探测深度基本一致,约为14 cm。     

用于高能X射线成像的CdWO4闪烁探测器探测灵敏度的研究

高能X射线成像系统对小截面探测器的探测灵敏度提出了很高的要求，分析了由CdWO4晶体耦合光电二极管所组成的探测器单元探测灵敏度的决定因素，采用蒙－卡计算、经验估算等对其在高能加速器和^60Co源下的探测灵敏度进行了估算，并和测量值进行比较。二者吻合较好，证明了估算方法的正确性。