GIC4117串列加速器外束PIXE/PIGE分析系统

本文介绍在北京师范大学GIC4117串列加速器上建立的外束PIXE/PIGE分析系统,和基于此系统的薄样品外束PIXE/PIGE定量分析方法。给出了2010年Teflon滤膜采集的361个气溶胶样品外束PIXE分析得到的各元素平均探测限和最低探测限,并同真空PIXE分析探测限进行了比较。利用标准样品给出了激发曲线不同坪区薄样品外束PIGE分析F和Na的探测限,通过测定¹⁹F(p, p′γ)¹⁹F激发的197 keV γ射线得到的F的探测限可达73.9 ng•cm^-2,Na的探测限可达198.9 ng•cm^-2。     

陶瓷样品外束质子荧光定量分析中样品定位精度的研究

通过改变与陶瓷有相似成份的GBW07306水系沉积物标准样品的前后位置和角度,研究了陶瓷样品外束质子荧光(External beam proton induced X-ray emission,外束PIXE)分析中样品位置对测量结果的影响.并以此为依据分析了陶瓷样品外束PIXE定量分析对样品定位精度的要求.结果表明:在质子能量为2.5MeV、样品距离质子引出窗口12mm和质子束入射方向夹角为30°、Si(Li)探测器在80°且距离样品20mm的实验条件下,沿束流方向位置变化引起的相对误差控制在5%以内时,样品定位精确度应高于±0.14mm;样品与质子束夹角变化引起的相对误差控制在5%以内时,样品角度定位需精确到±1.2°.     

0.70～2.48 MeV质子在F和Mg上160°背散射截面测量

应用北京师范大学2×1.7MV串列静电加速器提供的质子束,采用相对测量方法测量了0.70～2.48MeV宽能区质子在轻核F和Mg上160°（实验室坐标系）背散射截面。测量得到F、Mg各自对应能区的质子共振背散射截面数据,为含F、Mg轻元素的新型薄膜材料的高灵敏分析提供了实验数据。     

质子非卢瑟福背散射测量气溶胶样品中氢、碳、氮和氧的含量

气溶胶样品中Z＞12以上元素含量的质子荧光(PIXE)分析是北京师范大学GIC4117串列加速器的主要应用领域之一。为弥补PIXE无法分析H、C、N和O等轻元素之不足，在PIXE靶室160°散射角安装金硅面垒探测器，用质子非卢瑟福背散射分析（PNBS）方法对核孔膜采集的气溶胶样品中H、C、N和O等轻元素的含量进行测量。测量得到的气溶胶样品中H和Si元素含量与质子前角散射（PESA）和PIXE的分析结果相近，表明PNBS可用于核孔膜采集的气溶胶样品的分析。     

质子激发X射线分析——生物医学中痕量元素分析的新技术

本文讨论了质子激发X射线分析对于生物体内各种元素的分析能力,并结合人体和动物的组织、血清、尿、头发中痕量元素分析的实例讨论了质子激发X射线分析的灵敏度、准确度和多元素分析能力,阐明了它在生物医学领域的痕量元素分析中的优点。     

质子激发X射线分析——生物医学中痕量元素分析的新技术

本文讨论了质子激发X射线分析对于生物体内各种元素的分析能力,并结合人体和动物的组织、血清、尿、头发中痕量元素分析的实例讨论了质子激发X射线分析的灵敏度、准确度和多元素分析能力,阐明了它在生物医学领域的痕量元素分析中的优点。     

人血清和尿中锶及有关痕量元素的质子激发X射线分析

为鉴定褐藻酸钠对人体阻止放射性锶吸收的效果,我们用PIXE方法分析了血清和尿中的锶及其它有关痕量元素Ca、Fe、Cu、Zn等。 1.实验部分 X射线出射窗和探测器Be窗之间使用了574μm的有机吸收体,以降低低能轫致辐射本底。 取1ml血清样品置于石英坩埚内,80℃恒温干燥,后放入马弗炉200℃炭化,再升温至550℃灰化约12     

0.57、1.0和1.5 MeV中子诱发235U裂变的99Mo产额绝对测量

用HPGe γ能谱法绝对测量了0.57、1.0和1.5 MeV中子诱发²³⁵U裂变产物⁹⁹Mo的产额,使用双裂变室测量了样品辐照过程中的裂变率,应用MCNP ⅣB模拟了铀样品中的中子能谱,并讨论了非主中子的各种来源对产额数据的影响。得到⁹⁹Mo在0.57、1.0和1.5 MeV的产额分别为6.61%、6.62%和6.28%。本工作与美国阿贡实验室的结果有15%以上的相对偏差,主要是由引用的衰变数据不同引起。对阿贡实验室数据进行校正后,本工作与阿贡实验室数据的相对偏差处于实验不确定度范围内。     

0.57、1.0和1.5MeV中子诱发~(235)U裂变时~(95)Zr、~(140)Ba和~(147)Nd产额的绝对测量

用HPGeγ能谱法绝对测量0.57、1.0和1.5 MeV中子诱发235U裂变的裂变产物95Zr、140Ba和147Nd的产额。P型同轴HPGe探测器的体积为110 cm3,对60Co 1 332.5 keVγ射线的分辨率为1.8 keV。使用双裂变电离室监测裂变率,应用SPAN程序解析γ谱。对影响产额测量的主要因素进行了分析,并用MCNPIVB程序模拟计算了非主中子的影响。实验测得0.57 MeV中子诱发时,95Zr、140Ba、147Nd的产额分别为(6.64±0.21)%、(6.37±0.22)%、(2.37±0.08)%;1.0 MeV中子诱发时,95Zr、140Ba、147Nd的产额分别为(6.49±0.19)%、(6.35±0.18)%、(2.25±0.07)%;1.5 MeV中子诱发时,95Zr、140Ba、147Nd的产额分别为(6.59±0.19)%、(6.25±0.18)%、(2.37±0.07)%。对95Zr、140Ba、147Nd的产额随入射中子能量的变化趋势作了简要分析与讨论。     

福岛核事故后上海气溶胶中~(131)I、~(134)Cs和~(137)Cs的来源途径分析

利用对气溶胶中典型放射性核素(~(131)I和134,~(137)Cs)的分析,可以评估福岛核事故产生的放射性物质对上海及全球的大气放射性本底水平造成的影响。本工作结合核事故释放过程、核素的天然衰变以及气象条件等因素,获得核事故期间上海的气溶胶中~(131)I和134,~(137)Cs活度浓度及其比值的分布特征:~(131)I被检出的时间(2011-03-27)早于~(134)Cs(2011-04-06)和~(137)Cs(2011-04-08),~(131)I的活度浓度(0.01~1.20 mBq/m3)比~(134)Cs(0.01~0.58mBq/m3)和~(137)Cs(0.01~0.65mBq/m3)大2~10倍,而且在不同的时间段出现相应的多峰值现象;~(131)I/~(137)Cs活度浓度比值(1.3~10.6)在2011年4月5日之后呈递减趋势,但是~(134)Cs/~(137)Cs活度浓度比值(0.8~2.9)则一直在1.1左右波动。利用HYSPLIT模型模拟放射性气团运移轨迹的分析方法,表明在核事故期间输入到上海的放射性气溶胶的途径有东北和西北两条主要迁移路径。同时通过结合国内相关城市核事故期间大气放射性监测数据,证实了东北路径在中国境内的控制地位。另外,通过总结和分析北半球大气监测数据中~(131)I/~(137)Cs和~(134)Cs/~(137)Cs活度浓度比值最大值的分布特征,验证了日本核事故产生的放射性气溶胶在北半球的传输过程。     

样品位置对外束PIXE分析的影响

通过改变标准样品的前后位置和摆放角度,研究样品位置对外束PIXE分析中Ar、Si、Ca、Fe等元素的特征X射线归一化峰面积的影响,并以此为依据分析外束PIXE对样品定位精度的要求。结果表明：为使由样品位置变化引起的相对误差在5%以内,样品摆放位置需精确到±0.14mm;为使由样品角度引起的相对误差在5%以内,样品摆放角度需精确到±1°。     

CTBT气溶胶γ能谱的能量漂移校正方法

CTBT放射性核素台站气溶胶样品通常采用HPGe γ谱仪系统测量,能量刻度是核素识别的关键。针对放射性核素台站气溶胶γ能谱存在的能量漂移问题,提出了一种基于²¹²Pb、²¹²Bi、²⁰⁸Tl、²¹⁰Pb、⁴⁰K和⁷Be等天然放射性核素γ射线的能量漂移校正方法。测试结果表明,该能量漂移校正方法能有效校正能谱中γ峰能量偏差。     

气溶胶样品氢含量的质子弹性散射分析

利用单个标准样品比较法质子弹性散射分析（PESA）对一组采集在核孔膜上的气溶胶样品的氢含量进行定量分析。在质子束能量为2.5MeV、散射角为40°时，PESA测量10μm厚核孔膜上气溶胶中H含量的探测限为0.36μg/cm²。几个样品H含量的测量结果在3.2~37.5μg/cm²之间，显著高于探测限。质子能量在1.0~2.5MeV范围内，3.5μmMylar膜的束流归一化H峰面积随入射质子能量的变化在±3%以内。所以，不同厚度的气溶胶样品可采用同一个标准样品来进行PESA测量。     

低剂量γ射线辐照对斑马鱼胚胎的发育和遗传毒性效应

为研究低剂量γ射线辐照对水生生物的发育和遗传毒性效应,以模式生物斑马鱼为研究对象,采用生物细胞辐照仪对5 hpf的斑马鱼胚胎进行不同累积剂量（0.01～1.00 Gy）的γ射线辐照处理,分析了胚胎的存活率、孵化率、畸形率和DNA损伤以及发育至150 dpf的F1代斑马鱼成鱼的繁殖能力及肝脏、肾脏和脾脏抗氧化酶的活性。结果表明：0.01 Gy低剂量γ射线辐照对斑马鱼胚胎存活率和孵化率无显著影响,但畸形率和DNA损伤显著提高;当辐照剂量超过0.10 Gy时,存活率和孵化率显著降低。5 hpf的斑马鱼胚胎接受0.01 Gy低剂量的γ射线辐照后,发育至150 dpf的F1代斑马鱼成鱼,产卵量显著降低,且具有剂量依赖性;肝脏的CAT酶的活性显著升高,表明它可能是评价低剂量γ射线辐照毒性效应潜在的生物标记物。     

热释光剂量片γ射线响应的线性上限和重复性研究

本文利用 60 Co试验研究了国产LiF(Mg,Ti)-M热释光剂量片（TLD）对γ射线的线性响应上限及其重复性。结果表明,国产LiF(Mg,Ti)-M的线性响应上限在150～200 Gy之间,超过线性上限后灵敏度下降,退火后再次使用灵敏度增加。试验结果还表明,即使接受到的吸收剂量在非线性区域,1组剂量片的响应一致性仍可在后续多次使用中保持。据此,本文提出采用成批使用的方法测量非线性区域的吸收剂量,这可提高大吸收剂量测量的准确性。     

扫描式质子束剂量分布成像仪的研制及性能分析

在重离子癌症治疗技术中,保证重离子束的质量（均匀性、束斑大小和位置、能量等）非常重要。为满足临床对重离子束质量的要求,本文设计了一种新型质子束剂量分布成像仪。该剂量分布成像仪基于闪烁屏、镜面反射屏与光学信号采集装置,将重离子束通过硫氧化钆闪烁屏转化为可见光,通过采集可见光信号,对重离子束予以质量控制。同时通过精密的电动位移平台对闪烁屏、镜面反射屏与光学信号采集装置的相对位置进行遥控从而调整设备视野。结果表明,该剂量分布成像仪在布拉格峰后沿的能量分辨率为0.22 mm等效水深,空间分辨率为0.35 mm,对单一光源响应的均匀性在图像视野中心10 cm×10 cm的区域内为±3.5%,并可通过算法对测量结果进行修正。该剂量分布成像仪能完成对重离子束质量的各项关键指标的测试,可用于医用质子束的质量控制。     

MLFC在质子单粒子效应实验束流诊断中的应用

对宇航微电子器件进行抗质子辐射性能评估时,常利用加速器产生的质子束流来测量其质子单粒子效应截面曲线（σ-E曲线）。基于北京HI-13串列加速器重离子辐照装置,研制了适用于质子能量测量的多叶法拉第筒（MLFC）,为今后开展质子单粒子效应辐照实验奠定基础。测试结果表明,研制的MLFC既可测量质子能量和束流强度,也能测量质子束流的能量纯度,这对判定束流是否符合实验要求及调束非常实用。     

景德镇与德化青花瓷原料来源的质子诱发X射线荧光分析

为了解景德镇和德化地区不同时期青花瓷的原料来源、成分和分类关系,用质子激发X射线荧光分析技术,分别无损测定34个样品胎、透明釉、青花釉中的主量化学组成,将所有样品的测量数据进行模糊聚类分析。结果表明:多数德化地区青花瓷胎样品和景德镇地区青花瓷胎样品的原料来源和分类关系明显不同;8个明代景德镇地区的青花瓷透明釉样品和多数德化地区青花瓷透明釉样品的原料来源和配方明显不同;除个别样品外,两地区多数青花釉样品分为截然不同的两大类,这为无损鉴别两地区青花瓷提供了一条重要的技术途径。