北京同步辐射软X射线装置与软X射线探测器标定

简单介绍了2套北京同步辐射软X射线装置，主要用于软X射线光学元件测量和软X射线探测元、器件的标定。给出了在软X射线测量装置上计量标准和探测器标定方面的研究结果。     

滤波差分法测量软X光谱

研究了一种测量激光等离子体发射软X光谱强度的新方法——滤波差分法。文中介绍了滤波差分法基本原理,给出了滤波差分对的理论计算结果及实验测量结果,并用此方法获得软X光谱的绝对强度,最后对测量光谱强度的误差进行分析和估算。滤波差分法建立在以往滤波法测量软X光能谱的基础上,利用软X光能谱仪(Dante谱仪)的十个探测道,采取滤波差分法构成两两配对的五个差分对。设计匹配差分对,使其上下K边或L边之外的能响互相抵消,从而使差分对切割能谱,能基本消除高能尾部对所测能区的贡献,提高能谱测试系统的单色性,提高能谱的反演精度,从而建立滤波差分法测量软X光谱的系统。     

滤波差分法测量软X光谱

研究了一种测量激光等离子体发射软 X 光谱强度的新方法——滤波差分法。文中介绍了滤波差分法基本原理,给出了滤波差分对的理论计算结果及实验测量结果,并用此方法获得软 X 光谱的绝对强度,最后对测量光谱强度的误差进行分析和估算。滤波差分法建立在以往滤波法测量软 X 光能谱的基础上,利用软 X 光能谱仪(Dante 谱仪) 的十个探测道,采取滤波差分法构成两两配对的五个差分对。设计匹配差分对,使其上下 K 边或 L 边之外的能响互相抵消,从而使差分对切割能谱,能基本消除高能尾部对所测能区的贡献,提高能谱测试系统的单色性,提高能谱的反演精度,从而建立滤波差分法测量软 X光谱的系统。     

封闭壳体X射线屏蔽效能测量方法

针对X射线辐照环境中抗辐射加固技术研究的需求,建立了一种适用于电子系统封闭外壳的X射线屏蔽效能测量方法。以X射线机的轫致辐射输出为基础,通过滤波和多个连续谱的组合,实现了接近考核能谱的辐照X射线输出;利用Li F热释光探测器的优势,研究了X射线能量响应标定和屏蔽效能测量的应用方法。重点开展了20–100 ke V硬X射线辐照下封闭腔体屏蔽效能测量的实验研究,测量结果显示,除照射方向上的穿透X射线外,散射X射线对腔体内部剂量场具有显著的贡献。通过实验方法的建立和测量结果的分析,能为X射线抗辐射加固的结构设计和有效性评估提供实验参考。     

高能X射线光机性能研究

X射线光机的管电压、管电流及固有过滤是X射线光机质量控制的重要参数。X射线光机管电压、管电流以及固有过滤的测量,对于X射线光机的性能评价和参考辐射质的建立是非常必要的。以一台管电压上限为600 k V的X射线光机为例,用能谱终点法测量对X射线光机的管电压进行测量,得出X射线光机能在±1%的范围内显示管电压值;用指型电离室PTW30013测量了高能X射线光机管电流的线性及稳定性,在相同的管电压、管电流下,实际测量到的管电流的相对标准偏差在0.097%;分别用半值层法和外推法测量高能X射线光机的固有过滤,两个结果取平均值得到高能X射线光机固有过滤为0.146 mm Al。     

北京同步辐射软X射线装置与软X射线探测器标定

软X射线计量标准的建立和软X射线探测器标定是目前国内急需解决的课题，本简单介绍了两套北京同步辐射软X射线装置，它们主要用于软X射线光学元件测量和软X射线探测元、器件的标定。另外给出了近年来在软X射线测量装置上开展的计量标准和探测器标定方面的研究结果。     

用多丝正比室测量低能X射线

我们用一个2mm丝距的正比室对X射线的能响应进行了测量,并用一个侧窗多丝正比室对X射线在多丝室工作气体中的吸收系数进行了测量及讨论。得到的一些实验结果可供设计制作多丝室时参考。     

平面工艺Si-PIN低能X射线探测器研制

叙述了用平面工艺技术制备Si-PIN低能X射线探测器的工艺方法.为了减小探测器的漏电流,采用了表面钝化和保护环技术.文章给出了厚度500μm,灵敏面积分别为5 mm2、10mm2的不同探测器在室温下漏电流测量结果以及5mm2的探测器在室温及温差电致冷条件下对55Fe5.9keV X射线的能谱响应测量结果.     

镀层厚度的X射线衍射法测量

用基体X射线衍射法测量了化学镀Ni-P合金的镀层厚度,并进行了误差分析.结果表明,基体X射线衍射法是一种精确度较高的镀层厚度无损测量法,在其适用的范围之内,能客观准确地测量出镀层厚度,误差小于金相法测量误差;基体X射线衍射法的测量结果,几乎不受基体表面镀层结晶状态的影响,可以用来测量晶态或非晶态镀层厚度.     

软X射线喷射冲量的解析计算

基于X射线能量沉积的分配原则,给出了一种脉冲软X射线喷射冲量的解析计算方法,并在“强光一号”加速器上实验测量了软X射线辐照产生的喷射冲量。该解析计算方法的计算结果与BBAY公式计算结果一致,也与实验结果符合较好。本解析计算方法可应用于工程上对X射线喷射冲量的估算。     

基于ISO 4037-1：2019对60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质的研建

以ISO 4037 1：2019为依托,使用大体积自由空气电离室作为测量器具,采用半值层法建立60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质,实验得出的各辐射质的第1半值层和第2半值层的值均在标准规定的误差范围内。使用高纯锗谱仪对建立的X射线参考辐射质进行测量,得到不同辐射质下的脉冲幅度谱。数据处理和分析结果表明,建立的60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质的谱分辨率、平均光子能量和有效能量与ISO 4037 1：2019的推荐值有较好的一致性。本次实验建立的60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质满足ISO 4037 1：2019要求。     

基于N型同轴HPGe探测器获取过滤X射线注量谱

构建ISO 4037?1以外的过滤X射线参考辐射需射束注量谱计算平均能量、分辨率和转换系数等参数。为建立过滤X射线注量谱获取方法,采用N型同轴HPGe探测器测量了N?40?N?250窄谱系列过滤X射线参考辐射并得到了脉冲幅度谱,使用Geant4模拟了探测器对放射源的响应并用实测能谱进行了验证,进而建立了响应矩阵,并通过MAXED软件解谱计算得到了射束的注量谱。由解谱所得注量谱计算的空气比释动能到周围剂量当量和个人剂量当量的转换系数与ISO 4037?3推荐值的相对偏差在0?06%?2?55%之间。     

过滤 X-射线参考辐射

本文主要介绍复制 ISO4037中用于剂量仪表校准的四个过滤 X-射线参考辐射(宽谱,窄谱,低照射量率和高照射量率)的装置及检测结果。测试结果表明,除宽谱的110kV 能量点的分辨率超过标准规定的要求外,各个规范的参考辐射的射束质、场的均匀性和散射特性均符合了 ISO4037的要求。     

个人剂量计型式试验和校准

由ＩＣＲＰ规定的个人剂量计准确度要求，导出型式试验中主要关心的能量响应角响应不确定度要求。结合ＩＳＯ有关场所和个人剂量计校准的标准ＩＳＬＯ４０３７－３的进展，对型式试验中一些问题，包括体模，参考点，转换系数和次级带电粒子平衡问题进行了讨论，也对常规校准中可能采取的近似方法和原则要求作了简要说明。     

ν射线参考辐射周围剂量当量标准电离室的蒙特卡罗模拟

由放射源^137Cs和^60Co产生的ν射线参考辐射在辐射监测仪表的校准中起着重要作用。对于场所辐射监测仪表的校准,参考辐射需提供周围剂量当量H^＊（10）的约定真值。本研究采用H^＊（10）标准电离室法测定周围剂量当量H^＊（10）的约定真值,利用MCNP4C蒙特卡罗模拟程序,提出了基于双金属补偿法的电离室结构设计方案。结果表明,在15～1500keV能量范围内,该电离室能量响应满足国际标准ISO4037—4的要求,该研究结果对H^＊（10）标准电离室的建立具有重要的指导作用。     

Feasibility study on determining the conventional true value of gamma-ray air kerma in a minitype reference radiation

A minitype reference radiation(MRR) with dimensions of only 1 m × 1 m × 1 m has been developed for the in situ calibration of photon dosimeters.The present work conducts a feasibility study on determining the conventional true value of gamma-ray air kerma at the point of test in the MRR.Owing to its smaller dimensions,the scattered gamma-rays in the MRR are expected to induce a non-negligible interference with the radiation field compared with conditions in the standard reference radiation stipulated by ISO4037-1 or GB/T12162.1.A gamma-ray spectrometer was employed to obtain the spectra of scattered gamma-rays within the MRR,and the feature components of the spectra were extracted by principal component analysis to characterize the interference of a dosimeter probe in the radiation field.A prediction model of the CAK at the point of test was built by least squares support vector machine based on the feature component data obtained from nine sample dosimeters under five different dose rates.The mean prediction error of the CAK prediction model was within ±4.5%,and the maximum prediction error was about ±10%.     

15 keV~1.5 MeV单能光子及窄谱系列H*(10)/Kα转换系数的蒙特卡罗模拟

为克服由于不同标准实验室内X、γ射线照射装置所用X射线管型号及整体结构不相同,导致转换系数产生一定偏差的问题,本研究采用MCNP5程序建立照射装置模型,计算15 keV~1.5 MeV单能光子及N-40~N-200窄谱系列对应的H*(10)/Kα转换系数;利用自主研制的H*(10)次级标准电离室测量辐射场参考点处周围剂量当量率并作为参考值,与转换系数法进行对比以验证转换系数法计算结果的正确性。结果表明,蒙特卡罗模拟转换系数与ISO 4037-3推荐值的相对偏差在±4%以内,转换系数法与次级标准电离室法测量结果的相对偏差在3%以内,证明利用蒙特卡罗方法计算H*(10)/Kα转换系数可行,对于“非匹配参考辐射场”,可使用此方法进行周围剂量当量定值。     

使用Geant4模拟CAPture电极CdZnTe探测器对γ射线的响应

采用CAPture电极CdZnTe探测器获取X射线注量谱,为建立ISO 4037-1：1996标准以外的参考辐射和计算辐射场特殊剂量物理量的约定真值提供基础。CdZnTe探测器的主要缺点是由于空穴迁移率寿命积过小,导致电荷收集不完全,全能峰左侧出现低能尾。CAPture电极CdZnTe探测器采用扩展阴极降低阴极附近区域的电场强度,弱化空穴输运对电荷收集效率的影响,实现对低能尾的抑制。但由于探测器内的电场不再均匀,电荷收集效率无法用Hecht方程计算。本文根据Shockley-Ramo原理建立了CAPture电极CdZnTe探测器电荷收集效率计算公式,用有限元分析软件模拟了探测器内的电场分布。进而用Geant4软件开展了蒙特卡罗仿真计算,确定了载流子迁移率寿命积,并取得了与实测结果基本一致的脉冲幅度谱,为建立探测器的响应矩阵奠定了基础。     

K荧光X参考辐射及其照射量测量

按国际标准ＩＳＯ４０３７研制的Ｋ荧光Ｘ参考辐射，性能基本符合该标准的要求，其能量范围为８．６４－９８．４ｋｅＶ。用校准过的薄窗电离室测量了参考辐射的量率。该参考辐射已用于校准Ｘ，γ剂量仪并剂量率仪并测定其能量响应。     

核电站γ辐射剂量仪校准实验室设备设计与研究

核电站在运行过程中需大量的辐射剂量仪,以确保人员和环境的安全。参考辐射是辐射剂量仪校准工作必备的条件,由于核电站运行过程中辐射剂量仪使用数量巨大,因此核电站通常建设γ校准实验室用于辐射剂量仪的校准检定工作。结合蒙特卡罗方法完成了⁶⁰Co单源照射装置和¹³⁷Cs多源照射装置的优化设计,并利用PTW空腔电离室对辐射场的散射比例和均匀性进行测量,结果表明,γ校准实验室的技术参数满足ISO4037标准要求,该设备经建标考核后可用于开展核电站γ辐射剂量仪的校准检定工作。