γ射线空气比释动能空腔理论计算值准确度的蒙特卡罗研究

当使用基于空腔理论的石墨空腔电离室绝对测量γ射线空气比释动能时,需要考虑空腔体积的大小变化对测量结果准确度的影响。利用EGSnrc程序计算得到10～5 000 cm~3的球型石墨空腔电离室的石墨和空气的限制的阻止本领比■、入射光子与空腔气体直接作用沉积能量的份额F_(air)和Spencer-Attix空腔理论修正因子k_(SA)。结果表明对于~(60)Co和~(137)Cs能量的光子,在计算■时选择合适的?值可以使k_(SA)的值保持在0.998～1.000之间。此外k_(SA)的大小随空腔体积的增大有逐渐减小的趋势。表明在设计和使用较大体积(≥50 cm~3)的石墨空腔电离室时需要考虑合适大小的k_(SA)值,以保证空腔理论计算值和绝对测量结果的准确。     

X射线石墨空腔电离室壁修正因子的蒙特卡罗模拟

在250～600 kV X射线宽谱系列辐射质下,运用EGSnrc蒙特卡罗程序模拟计算3种不同结构石墨空腔电离室的壁修正因子.根据辐射质和光机参数使用BEAMnrc程序包模拟8组规范下辐射质的X射线注量谱,将模拟得到的相空间文件作为X射线源,运用EGSnrcMP程序包中的cavity程序代码模拟计算得到石墨空腔电离室的壁修正因子.模拟结果表明:对于相同体积的球型电离室,收集极长的电离室其壁修正因子更大;对于收集极长度相同电离室,球柱球型电离室比球型电离室的壁修正因子数值大.并且当X射线能量增加时,电离室的壁修正因子都有减小的趋势.     

NIM与CIAE"60 Co-γ射线空气中照射量率的比较测量"

本文介绍2001年3月27日至3月30日中国计量科学研究院(简称NIM)与中国原子能研究院(简称CIAE)分别利用标称体积为30cm3的石墨空腔电离室在中国计量科学研究院的60Co-γ射线辐射场进行60Co-γ射线空气中照射量率的绝对测量,其结果在0.4%以内吻合.NIM对CIAE的电离室的校准因子Nx值与日本国家标准电子技术综合实验室(简称ETL)的校准因子在0.41%吻合.     

250~600 kV X射线石墨空腔电离室壁修正因子及物理常数的蒙卡模拟北大核心CSCD

石墨空腔电离室由于对较高能量段有较好的能量响应,广泛应用于137Cs(有效能量为662keV)、60Co(有效能量为1250keV)以及平均能量为350keV的192Irγ射线空气比释动能的测量。运用EGSnrc程序模拟自制石墨空腔电离室在250~600kV窄谱辐射质下量值复现过程中的壁修正因子及物理常数。结果显示,石墨与空气的阻止本领比、空气与石墨的质能吸收系数之比、韧致辐射份额常数均与平均能量间有比较明显的关系可循,壁修正因子随着X射线能量的增加,则会有先变大后减小的趋势。蒙特卡洛模拟的结果为建立250~600kVX射线空气比释动能国家基准、实现量值复现提供了技术数据,达到了复现结果测量不确定度的预期要求。     

用于~(60)Coγ射线照射量基准的石墨空腔电离室的研制

本文报告了一种用于γ射线照射量基准的石墨空腔电离室,采取球-圆柱形状,结构设计和材料选择保证了电离室良好的测量性能和稳定性。采用水称重法和几何尺寸测量相结合。精确测定了电离室体积。电离室内电场的合理分布,保证了可以得到良好的饱和特性。根据“等效壁厚”来考虑室壁的减弱效应,采用对“等效壁厚”外推的方法来得到室壁修正。用此电离室进行~(60)Co γ射线照射量测量的标准化,得到了满意的结果。测量照射量的合成不确定度为±0.25％。与BIPM的~(60)Co γ射线照射量测量比对,结果在0.16％以内一致,     

球-圆柱形空腔电离室壁修正因子的实验测量

对10 cm3NIM空气比释动能基准的球-圆柱形石墨空腔电离室室壁修正因子Kwall确定方法进行了研究.利用实验外推方法测量该电离室在60Co γ射线辐射场中的Kwall值,并且采用Monte Carlo(MC)模拟计算方法对实验外推方法得到的结果进行验证.实验外推和MC计算结果表明,传统的线性外推法确定的Kwall值比MC 计算得到结果的值低0.48%,比"等效平均厚度"实验外推所求得的值低0.45%.利用"等效平均厚度"对实验结果进行外推所求得的Kwall值与MC模拟计算方法得到的结果在0.02%以内吻合.     

圆饼电离室空气比释动能物理参量的蒙特卡洛模拟

为建立基于圆饼电离室系统的~(60)Coγ射线空气比释动能基准装置,对辐射场及场中电离室的相关物理参量进行了蒙特卡洛模拟研究。通过BEAMnrc程序建立辐照器模型计算测量点处能谱和注量分布,使用EGSnrc计算圆饼电离室在辐射场中各物理参量。~(60)Coγ射线空气比释动能绝对测量装置通过蒙特卡洛模拟得到的相关物理参数合成不确定度为0.20%,该结果与澳大利亚计量院同结构电离室的结果在不确定度范围内一致,与国家基准球-圆柱形电离室及球形电离室相比在不确定范围内符合。     

60Coγ射线空气比释动能绝对测量

为解决⁶⁰Coγ射线空气比释动能量值溯源与传递的问题以及进一步提升量值溯源与传递能力,中国测试技术研究院采用石墨空腔电离室以布拉格-格雷理论为基础测量光子辐射空气比释动能的方法建立⁶⁰Coγ射线空气比释动能绝对测量装置,复现⁶⁰Coγ射线空气比释动能,其量值复现的相对标准不确定度为0.2%。文中阐述和研究石墨空腔电离室结构和⁶⁰Coγ射线空气比释动能量值复现的影响因子。为进一步验证⁶⁰Coγ射线空气比释动能量值复现结果的准确性与一致性,中国测试技术研究院与加拿大国家实验室NRC (National Recerche Coucil),就⁶⁰Coγ射线空气比释动能量值复现进行测量比对,比对结果在相对标准不确定度0.52%以内一致,E_n值为–0.07。     

γ射线空气比释动能测量不确定度分析

基于空气比释动能测量的Bragg-Gray空腔理论,通过采用石墨空腔电离室对γ射线空气比释动能率进行测量,建立了测量数学模型,考虑到空气比释动能测量过程中的各影响量及其修正,采用实验测量或蒙卡模拟计算的方法得到各修正因子并分析不确定度,得到γ射线空气比释动能测量的扩展不确定度约为0.5%,其中主要是由壁效应修正和平均电离功的不确定度贡献,因此有必要开展相应的研究,以提高空气比释动能的测量水平。     

NIM与CIAE“^60Co—γ射线空气中照射量率的比较测量”

本文介绍2001年3月27日至3月30日中国计量科学研究院（简称NIM）与中国原子能研究院（简称CIAE）分别利用标称体积为30cm^3的石默空腔电离室在中国计量科学研究院的^60Co-γ射线辐射场进行^60Co-γ射线空气中照射量率的绝对测量,其结果在0．4％以内吻合。NIM对CIAE的电离室的校准因子Nx值与日本国家标准电子技术综合实验室（简称ETL）的校准因子在0．41％吻合。     

次级标准用电离室性能研究

能量响应是衡量电离室性能优劣的重要参数。在中能X射线(60～250kV)至(60)Coγ射线能量范围,作为次级标准照射量计使用的电离室,能量响应曲线应当平坦,通常要求其变化不大于5％。 1972年,Farmer设计了纯石墨室壁、纯铝收集极的指形电离室,获得了良好的能量响应性能。但是石墨容易破碎,为了改善电离室的机械强度,我们设计了一种尼龙室壁的指型     

球形石墨空腔电离室壁修正因子模拟计算

采用蒙特卡罗方法对球形石墨空腔电离室壁修正因子Kwall进行模拟计算,开展光子能量、壁厚、石墨密度对Kwall的影响研究。计算结果显示对同一体积空腔电离室,Kwall随着能量的变化而发生变化,在低能区域Kwall值急剧减小;Kwall随壁厚增加近线性增加;同时,在模拟计算不确定度大于0.2%时,石墨材料的密度对于Kwall的影响可以忽略。这些结果表明,对于石墨空腔电离室壁修正因子高精度的计算,需要考虑光子能量、壁厚以及石墨密度的影响。     

自制球形空腔电离室的性能测试

为建立和完善250～600 kV段X射线空气比释动能基准,自主研制了一系列石墨空腔电离室作为基准电离室,以球形空腔电离室为例,在参考辐射场上对其性能进行了相关测试,包括电离室的饱和特性、重复性以及漏电情况.结果显示电离室的工作电压为600V,重复性好于0.1％,漏电流值小于30fA,本套电离室的性能符合相关要求.     

吸收剂量标准装置——石墨量热计

研制了一台热损失补偿型石墨量热计,用于测量置于~(60)Coγ射线束或电子束内石墨中的吸收剂量。量热计由中心核(吸收体)、外套、屏和介质组成。中心核和外套的热容相等,它们中的热敏电阻的灵敏度和阻值也相同。电校准期间,从中心流失到外套的大部分热量被自动地加到中心核的热量上。本装置的测量范围约为(0.1—10)Gy/min,在1Gy/min处的合成不确定应为±0.3％。与电离室的测量值作了比较,对非准直和准直~(60)Coγ射线束分别在1％和0.3％以内一致。给出了在DHJ-25型电子回旋加速器的高能X射线和电子束内测量石墨中吸收剂量的初步结果。在量热计的屏和介质中采用两级控温,显著提高了装置的稳定性。     

~(60)Coγ辐射的空气比释动能及水吸收剂量的NIM-IAEA双边比对

在中国计量科学研究院(NIM)~(60)Coγ基准实验室,将~(60)Coγ辐射的空气比释动能及水吸收剂量基准值传递到国际原子能机构(IAEA)的FC65-G-2869电离室,给出了此电离室的~(60)Coγ辐射的空气比释动能和水吸收剂量的校准因子,并且比较了这2个物理量的校准因子与IAEA提供的相关结果的差异。实验结果表明,NIM给出的FC65-G-2869电离室的~(60)Coγ辐射的空气比释动能和水吸收剂量的校准因子相对IAEA提供的结果分别偏差0.5%和0.1%,比对结果达到了相关要求。为NIM参与国际计量局(BIPM)组织的正在进行中的一轮~(60)Coγ辐射的空气比释动能及水吸收剂量的关键比对作了前期准备。     

大面积塑料闪烁探测器剂量线性测量及修正

针对γ射线剂量增大时,大面积塑料闪烁探测器剂量线性会变差这一问题,采用能谱测量方式对塑料闪烁探测器的剂量线性进行修正。首先在单能辐射场中,探测器通过能谱测量电路在上位机形成辐射场能谱,然后按照能量线性规律算出每道址的权重因子,以标准剂量仪所测剂量率为参考值得到修正公式,接下来对待测辐射场进行能谱采样,根据每道计数和修正公式,得到修正后的总计数率和剂量率,从而对塑料闪烁探测器的剂量线性进行修正。结果表明:经过修正以后,在137Cs辐射场中剂量测量最大相对误差由-24.32%变为-6.90%,在60Co辐射场中最大相对误差由-72.22%变为-27.78%。可以看出,经过修正的探测器剂量线性得到很大改善,可为辐射场中γ射线剂量的准确测量提供技术参考。     

48 keV～1.25 MeV X/γ射线空腔电离室研制及性能测试

防护水平电离室广泛应用于核设施、放射治疗和辐射环境监测等剂量率的测量，为了提高防护水平电离室的国产化水平，设计了测量防护水平剂量率的空腔电离室。通过理论计算、蒙特卡罗模拟对电离室的室壁厚和保护极进行研究。在不同能量辐射场中对电离室性能进行测试，测试结果表明：电离室漏电流绝对值小于5 fA,工作坪区为200～800 V。在N60～N250的X辐射场和¹³⁷Cs、⁶⁰Co γ辐射场中对电离室的能量响应进行测试，当剂量率归一化到⁶⁰Co时，电离室能量响应相对偏差在±5%之内，电离室在半年内的长期稳定性和角响应都优于0.5%。所述电离室能够实现3 mGy/h～30 Gy/h剂量率的测量，且与约定剂量率相对偏差优于±5%。     

测量(n,γ)混合场中子吸收剂量用的电离室的光子刻度

本文讨论用已定度过的次级标准照射量仪对用于(n,γ)混合场快中子吸收剂量测量的电离室进行光子定度的方法,并给出组织等效电离室(IC-17A)、碳电离室(IC-17G)和镁电离室(IC-17M)在~(60)Co和~(137)Cs两种光子束中的定度因子R/Q和灵敏度KQ’/D_(TE,λ)。     

γ射线照射量基准

中国计量科学研究院建立γ射线照射量基准的研究工作始于1959年，是我国电离辐射计量创始阶段的重要组成部分。现行基准装置设计制造于60年代末70年代初。1975年批准为国家计量基准，负责全国量值统一工作。该基准包括：石墨基准电离室、电离电流测量装置、γ辐射装置及量传检定系统。基准电离室为石墨空腔电离室，电离电流测量装置采用精密空气电容器的汤逊自动补偿线路。在治疗量级和防护量级范围，基准复现γ射线照射量的扩展不确定度为0．62％（足二2）。基准量值稳定性0．3％。1986年曾与美国NIST进行国际比对，两国量值比值为1．005…     

平行板电离室的检定与测量

本文较详细介绍了国际原子能机构(IAEA)第381号报告中60Coγ射线-空气法检定平行板电离室的方法和水中吸收剂量的测量,并对平行板电离室检定与测量进行讨论。