硅半导体探测器个人剂量仪的研制

介绍个人剂量仪的工作原理,利用硅半导体光电二极管测量X、γ射线的特性和新颖的软件处理算法设计了一款个人剂量仪。在中国原子能科学研究院国防科技工业电离辐射一级计量站对仪器进行了测试,测试结果:剂量率测量范围(0.1μSv/h~1 Sv/h);剂量率固有误差:-15%~+4.7%;累积剂量固有误差:-11%~+5.7%;角响应:-19%~+4%(垂直方向),-20%~-2%(水平方向);在能量60 ke V~1.332 Me V范围内,相对137Cs的能量响应:-22%~+0.4%;实验测试结果符合国家剂量仪鉴定规程JJG1009-2006的要求。     

中子剂量当量仪的设计

为了提高中子剂量当量测量的准确度,利用MCNP5程序模拟优化了一种球形中子剂量当量仪的能量响应曲线。模拟结果表明,当聚乙烯厚度为10 cm,镉片处于聚乙烯慢化体中0.9–1.0 cm、半径为0.45 cm、长度0.1 cm时,在能量为2.53×10–8–10 MeV,能量响应因子为0.2–1.8,并与相关剂量仪性能进行比较,从而验证了此中子剂量当量仪设计的准确性。     

基于金刚石超短超强激光脉冲X射线剂量仪研制

基于金刚石探测器研制了脉冲X射线剂量测量仪，并对其性能进行进一步研究测试，使用蒙特卡罗软件FLUKA对测量仪进行了全装置建模，基于该模型完成了能量和角响应模拟。在中国计量科学院对仪器进行了实验校准，实验内容包括仪器对于¹³⁷Cs、⁶⁰Co的能量响应以及剂量率响应校准，以及仪器对于¹³⁷Cs的角响应校准，结果表明仪器输出电流与剂量率具有较好的线性，仪器未表现出明显的饱和现象，且仪器对¹³⁷Cs具有较好的角响应，最大差异不超过18%。基于3、6 MV电子脉冲加速器和“XG-III”等激光装置开展了相关验证实验，获得了与Unidos标准电离室、TLD较为一致的结果，最大误差分别为7%和36%。基于以上模拟和实验，进一步验证了本仪器应用于超短超强激光装置致脉冲辐射场剂量实时测量的可行性，为此类脉冲辐射场提供了剂量率测量手段。     

几种中子雷姆仪剂量特性的测量和比较

本工作对FJ-342、95/0075-1/6及实验用雷姆探头三种中子雷姆仪的剂量特性进行了测量和比较。所涉及的剂量特性包括灵敏度、方向性、能量响应及稳定性。根据灵敏度和本底数据对可探测剂量当量率的下限作了估计。     

基于半球型碲锌镉探测器的多功能剂量率仪适用性研究

常用的剂量率仪主要针对能量在50keV以上的强贯穿γ射线,半球型碲锌镉(CZT)探测器对中低能γ、X射线具有较好的探测效率和能量分辨率。本文从能量范围、能量分辨率、环境适应性和角响应等方面阐述基于半球型CZT探测器作为多功能剂量率仪的适用性。除存在角响应以外,其他方面均说明基于半球型CZT探测器的多功能剂量率仪较常用的场所辐射监测仪器(如电离室等)具有更大的优势,其不仅能测量周围剂量当量率,还可进行放射性核素识别。本文提出了利用两个半球型CZT探测器共阳极的解决方案来改善其角响应问题。     

脉冲X射线参考辐射场设计与研究

脉冲辐射在新型探测器研制、工业探伤、X射线诊断、核事故应急和科研等领域中已经得到了广泛应用,其辐射剂量(率)测试难度极大。为解决主动式辐射剂量仪的脉冲响应测试技术难题,基于多种X射线机建立了脉冲X射线参考辐射场,结合次级标准电离室及脉冲时间测量系统开展了脉冲辐射剂量(率)定值。实验结果表明,所建立的脉冲X射线参考辐射场的脉冲宽度在25 ns～10 s之间可调,瞬时剂量率范围为：5 mSv/h～6.7×10⁵ Sv/h,可广泛开展主动式辐射剂量仪的脉冲响应特性研究,对于解决脉冲辐射剂量监测仪器的校准难题具有重要意义。     

高气压组织等效电离室用于混合辐射场测量的实验研究

介绍了基于复合理论的组织等效电离室的设计原理,利用该原理设计的区域中子、γ剂量当量仪可使用1个探头间接测量周围剂量当量、吸收剂量和品质因子。利用加速器和标准辐射场对该装置进行测试,测试结果表明,该装置对于中子和γ辐射场,尤其是对于高能γ、热能至几十MeV的中子具有较好的能量响应和较高的灵敏度,在剂量率高于几十μSv/h时,测量不确定度可控制在±50%以内。该系统可为存在中子、γ辐射场的场所提供必要的测量手段和监控技术。     

~(252)Cf(D_2O)中子源实验室中子散射的模拟及验证

为了准确刻度中子剂量当量仪的性能参数以及验证中子剂量当量仪设计的准确性,在252Cf(D2O)源实验室进行实验校准之前,先采用MCNP5分别模拟分析实验室中空气、墙壁以及石蜡桶对探头中子计数的影响。模拟实验表明,在理想条件下,随着源与探头距离的增大,中子计数率越来越小;空气对中子计数的影响呈先增加后减小再增加的趋势,中子散射率不超过10%,且距离越近,空气散射的中子对探头计数的影响越小;当探头与源距离260cm左右时,石蜡桶对探头计数的影响最小,达到1%;墙壁对中子计数的影响随着探头与源距离增大而逐渐增大,当探头与源距离为360cm时,墙壁散射的中子是源中子计数的2倍;当源与探头距离为175cm时,空气、墙壁以及石蜡桶对源中子的散射最小,测量数据最精确。并通过实验与模拟数据对比表明,源与探头距离在125–300cm之间,计数率误差不超过30%,符合中子剂量测量的技术要求,从而验证了此中子剂量当量仪设计的准确性。     

一种立体定向二极管探测器的小射野剂量特征研究

对一种立体定向二极管IBA SFD探测器的小射野剂量学特征进行实验研究。分别测量了IBA SFD和人造金刚石PTW 60019探测器的剂量率响应、百分深度剂量、离轴比和总散射因子，并进行比较。立体定向二极管随剂量率增大的过响应比人造金刚石大，相对偏差不超过0.7%。射野为1?cm×1?cm时，立体定向二极管的百分深度剂量在峰值附近比人造金刚石大，相对偏差小于2.1%，在深度较大区域比人造金刚石小，相对偏差小于-4.2%。射野为1?cm×1?cm时，立体定向二极管的离轴比在半影区比金刚石小，相对偏差可达15.2%。射野大于1?cm×1?cm时，立体定向二极管的总散射因子小于人造金刚石，相对偏差小于-1.3%；射野为1?cm×1?cm时，立体定向二极管的总散射因子大于人造金刚石，相对偏差约2.5%。立体定向二极管探测器的小射野剂量学特征并不是很理想。      

北京市环境中累积剂量测量与瞬时剂量率测量比对分析

分别对室内及室外环境进行累积剂量测量和瞬时剂量率测量,并对测量结果进行比对分析。比对结果表明,室内累积剂量测量与瞬时剂量率测量E_n≤1,比对结果为满意;2013年北京市环境累积剂量率与瞬时剂量率测量结果相对偏差30%,比对结果为满意。本次比对在一定程度上验证了累积剂量测量系统和瞬时剂量测量仪器这两类不同原理的剂量监测仪器测量结果的可靠性。     

锶-90同位素放射源屏蔽结构设计

在~(90)Sr放射源结构设计基础上,利用Monte Carlo程序MCNPX计算~(90)SrTiO_3陶瓷源表面的轫致辐射能谱和放射源外空间的剂量当量分布情况,并计算和设计屏蔽层。结果表明,90SrTiO_3陶瓷放射源表面的平均光子通量率约1.2×10~(10)cm~(-2)·s~(-1),表面最小剂量当量率约20Sv/h;应用厚度为7cm的钨材料屏蔽后,表面和1m处最大剂量当量率分别约为1.35mSv/h和0.027mSv/h,满足放射源运输要求。     

Hp(3)测量与量值传递研究进展

通过对国内外相关文献的调研,结合现行相关标准内容,介绍眼晶体剂量当量H_p(3)的测量以及量值传递过程中所使用的体模、转换系数等。圆柱体模已作为H_p(3)剂量计校准用体模,并被广泛推荐;剂量当量转换系数主要基于蒙特卡罗方法和经验公式计算得到;H_p(3)测量方法各异,主要基于热释光剂量测量系统。欧盟现已组织开展三次关于眼晶体剂量计的比对,在光子场中照射的比对结果比在β场照射的结果较好。但由于铅眼镜和铅面罩的应用,以及眼晶体敏感区域的划分,H_p(3)的测量与量值传递方法仍存在问题。     

Am-Be中子源辐射场周围剂量当量与吸收剂量的计算

根据最近更新的微观中子核反应截面数据（ENDF/B-Ⅶ库）计算了热中子到20MeV中子能区，H、C、N、O、Ar5种元素以及干燥空气和ICRU四元素组织的中子比释动能系数（kerma因子）。在此基础上，结合MCNP程序对Am-Be源外中子能谱的模拟，计算了Am-Be源中子场的周围剂量当量，单位中子注量下为373.0pSv•cm²。利用本实验室计算国产Am-Be源的中子能谱，算得相应中子场的周围剂量当量为374.0pSv•cm²，距离该源1m处空气对中子和γ射线的吸收剂量率分别为1.457×10^－2和1.580×10^-1μGy/(GBq•h)。     

Apoptosis and necrosis of HeLa cells in response to low-energy ion radiation

1 Introduction The biological effects of the different kinds of radiation such as photons, α particles, electrons, and protons have been widely studied over 100 years. However, the interaction between the low-energy ions (with energy lower than 100 keV) and organisms was uncertain. Based on the concept that ions will penetrate into a dense matter, the depth range of the incident ions with such low energies is rather limited, and these may have little or no effect on organisms [1]. However, t…     

一种基于薄塑料闪烁体探测器的定向剂量当量率监测仪研制

基于薄塑料闪烁体探测器,采用MC模拟优化了定向剂量当量率监测仪探头组合结构。研制的用于弱贯穿辐射监测的定向剂量当量率仪,在10 μSv/h～100 mSv/h范围内,相对固有误差＜± 6%;⁸⁵Kr的β辐射场中,-60°～60°范围内角度响应好于± 40%;β辐射平均能量在60 keV～800 keV内,能量响应变化在-24%～49%范围内;变异系数小于2%。实验测量结果表明,该定向剂量当量率仪辐射性能满足GB/T 4835.1—2012要求。     

医院中子照射器分析室剂量场研究

医院中子照射器建成后,对分析室内及其屏蔽门外的γ剂量率和中子剂量当量率进行了测量,测量结果显示：分析室内局部γ剂量率与设计值相差较大,分析室屏蔽门外γ剂量率超过原设计监督区限值7.5 μSv/h,因此需对分析室内部及其屏蔽门进行屏蔽改造。根据蒙特卡罗程序模拟计算结果及实际使用情况给出最终屏蔽方案,即在分析室束流孔道所在墙面加装厚度为16 cm的铅屏蔽材料屏蔽γ射线,对四周墙面及屏蔽门内侧加装厚度为1 cm的含锂聚乙烯板屏蔽散射中子。改造后分析室剂量最高点γ剂量率下降277倍,中子剂量当量率下降5.8倍,屏蔽门外γ剂量率下降近90倍。     

基于反宇宙射线γ谱仪的水样品测量

本文基于本底水平较低的反宇宙射线γ谱仪,对其在水样品测量上的应用进行了探讨。文中使用水标准源对反宇宙射线γ谱仪进行效率刻度,比较不同形状水样品探测效率差异,对采集的某水样品经蒸发浓缩后测量,比较反宇宙γ谱仪与其他γ谱仪测量水样品的探测限。结果γ射线能量E＜130 keV时,反宇宙γ谱仪对马林杯($\phi$17 cm×17 cm)水样品的探测效率低于圆柱体($\phi$7.5 cm×7.0 cm)水样品,而E＞130 keV时,马林杯水样品的探测效率明显大于圆柱体样品。反宇宙γ谱仪测量马林杯水样品的探测限比圆柱体水样品探测限低一个数量级。反宇宙γ谱仪对同一水样品的探测限比常规高纯锗谱仪低一个数量级,该反宇宙γ谱仪直接测量未经前处理马林杯水样品中核素¹⁴⁴Ce、¹³⁷Cs和⁶⁰Co的探测限分别为3.07×10^-2 Bq/L、3.67×10^-3 Bq/L、3.70×10^-3 Bq/L。结论是反宇宙射线γ谱仪可用于低水平放射性水样品测量,其优势在于减少前处理时间,缩短样品测量周期,大大降低探测限,提高测量精确度。     

氩离子注入模拟太阳风对月岩的作用

对玄武岩和斜长岩等多种岩石样品进行了低能、超高剂量氩离子注入。氩离子能量12 0keV ,注入剂量 5× 10 18 cm2 。用X射线荧光光谱仪分析了辐照样品和未辐照样品的表面元素组成 ;用分步加热法分析了注入气体释放模式及岩石对氩气的保留能力。初步探讨了岩石对氩气的保留能力和分步加热释气模式等问题     

四路并联二极管辐射X射线场参数计算

利用二极管的电压、电流计算了发射电子束能谱参数,建立了四路并联二极管阳极靶蒙特卡罗粒子输运计算模型,给出了辐射X射线场参数;将四路并联二极管的每个二极管划分为若干小单元,将其作为点源,采用数值积分的方法计算了辐射X射线剂量分布,并分析了空间不同位置处每路二极管对剂量的贡献。结果表明:真空中,距离四路并联二极管阳极靶5cm位置处,X射线注量为3.55mJ/cm2,光子平均能量为62.18keV,120keV以下的光子占辐射X射线谱总能量的81.84%,电子束转换效率为0.30%;在2 700cm2范围内,中轴线和对角线上的剂量均匀性分别为3.20和6.31;在2 000cm2范围内,中轴线和对角线上的剂量均匀性均小于2。