中能治疗水平X射线机发射率常数测定及MC模拟

为研究标准CCRI辐射质下发射率常数的量值以及变化规律,建立了中能治疗水平X射线辐射场,通过自由空气电离室测量空气比释动能率并计算X射线机发射率常数量值。用MC模拟方法模拟出X射线能谱并求得粒子的平均能量。结果表明:治疗水平X射线机发射率常数随电子能量增大而增大,趋势趋于平缓并给出了标准CCRI辐射质下量值;用EGSnrc软件模拟标准CCRI辐射质下X射线能谱,附加过滤阻挡吸收低能粒子会使得能谱向右偏移,粒子数减少但平均能量变大。     

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。     

250～500 kV X射线窄谱辐射质空气比释动能测量及剂量当量转换系数研究

辐射剂量仪表的准确测量是开展辐射防护工作的重要保障,根据ICRU中规定的实用量要求,需要在特定的参考辐射场中对其进行检定或校准。参考ISO 4037-1:2019,建立250～500 kV X射线窄谱系列参考辐射质,对所建辐射场的均匀性以及相应辐射质下的能谱进行研究。将由EGSnrc模拟的X射线能谱得到所建辐射质下的平均能量、分辨率以及实验测量得到的半值层值与ISO标准推荐值进行比较,结果均满足规范要求,表明新建辐射质准确可靠。利用A5电离室对新建辐射场中的空气比释动能进行测量,再根据X射线能谱信息计算得到的空气比释动能到剂量当量的转换系数,实现空气比释动能到周围剂量当量和个人剂量当量的转换,从而为各类辐射剂量仪表在该高能段的能量响应评价提供了测量条件,保证了量值的准确与可靠。     

X射线参考辐射装置固有过滤层厚度的测量

固有过滤层厚度是X射线参考辐射装置的重要性能参数之一,需要进行定量测量。本研究以新版本ISO 4037-1标准规范为依据,以N系列辐射质（N-20~N-350）的X射线参考辐射装置为例,通过PTW30013电离室测量不同尺寸次级光阑下的辐射野,建立符合要求的实验环境。结果表明,采用半值层法测量得到该参考辐射装置的固有过滤层厚度为0.122 mm Al;通过增加铝过滤片厚度得出N-40~N-350辐射质下4 mm Al等效固有过滤层厚度;利用单质铝金属和铍金属在不同能量下质能衰减系数的转化关系,得出N-20~N-30辐射质下1 mm铍的等效固有过滤层厚度。本研究结果可为X射线参考辐射装置固有过滤的测量提供一定的参考。     

荧光X射线参考辐射的优化

在荧光X射线参考辐射场中,射线的强度和纯度会受到机械装置本身、辐射体厚度、次级过滤厚度、X光机管电压的影响。在优化设计参考辐射装置结构的基础上,通过理论分析计算和蒙特卡罗模拟,得到荧光强度和纯度随辐射体和次级过滤厚度的变化,并对X光机管电压对荧光强度和纯度的影响进行了测量。结果显示:F-Cs这一辐射质,当辐射体Cs2SO4的厚度大于490μm时,荧光强度达到饱和;当次级过滤Te O2的厚度约为327μm时,荧光纯度最高;荧光强度随X光机管电压的升高而增加,纯度随管电压的升高而降低。     

低剂量率X射线辐射质的建立与仪器校准

辐射环境监测仪器的校准是评价仪器性能、保证量值准确可靠的重要方式。为了解决剂量仪表在低剂量率条件下的量值溯源问题,在X射线辐射场中通过进一步增加附加过滤的方式,建立了55 kV、70 kV、100 kV、170 kV和240 kV参考辐射质并测量其能谱,运用序蒙特卡罗程序EGS（Electron Gamma Shower）模拟各辐射质的能谱,计算出辐射质半值层及平均能量,模拟能谱与实测能谱的平均能量相对偏差不超过1.6%。利用大体积球形电离室完成参考点处空气比释动能率的测量,并对常用的辐射环境监测仪器进行了校准。结果表明：随着附加过滤的增加,剂量率逐渐减少,所建立的辐射质剂量率范围为606～4 451 nGy·h^-1,不确定度为6.0%（k=2）;高气压电离室、6150AD剂量率仪校准测量结果不确定度为7.0%（k=2）。     

低空气比释动能率和窄谱系列过滤X射线参考辐射能谱测量和分析

利用HPGe探测器能谱仪对已经建立的低空气比释动能率和窄谱两个系列的过滤X射线参考辐射进行了实验测定,通过蒙卡模拟方法建立了探测系统的模型,模拟计算能量6 keV～305 keV间隔1 keV的响应矩阵,利用反卷能谱法得到参考辐射场的注量谱,进而计算了各参考辐射的平均能量、能量分辨率、半值层、同质系数、从空气比释动能到...     

剂量增强效应的蒙特卡罗模拟及实验研究

当X射线入射不同材料组成的界面时,在低Z材料的一侧将产生剂量增强,介绍了剂量增强效应的基本原理,并采用MCNP5构建三维铅铝屏蔽盒模型,计算了不同能量的X射线透过铅与铝产生的次级电子能谱以及穿过屏蔽盒后的金硅界面剂量深度分布。模拟计算表明,能量低于300 keV的X射线穿过铅铝屏蔽盒后的次级电子通量明显降低,剂量增强效应几乎可以忽略,界面硅一侧剂量均匀分布,并且实验结果与计算结果几乎吻合。     

一种测量高强度直流X光机辐射能谱的方法

介绍了一种康普顿散射法测量高强度直流X射线能谱的方法,分析了X光机辐射谱与散射谱强度的关系表达式。在测量系统中使用能量分辨能力较好的高纯锗探测器,通过测量X光机照射低原子序数材料的散射能谱,再根据不同能量X射线在该散射立体角上的散射截面回推,从而获得X光机的辐射能谱。最后,给出了X光机的工作电压分别为15、80和100 kV时,散射法测量得到的钨靶X射线辐射谱。     

高能X射线双能成像系统中多能谱探测器研究

高能X射线双能成像系统能够对被检物的材料进行识别,但是当被检物的质量厚度较小时,对其材料识别变得很困难.本文提出了利用多能谱探测器的方法,来提高对较薄材料的识别能力,并使用蒙特卡罗方法进行了一系列模拟计算,首先计算了探测器晶体厚度变化时X射线的沉积规律,然后计算了不同探测器结构和参数情况下材料识别的效果.从模拟计算的结果可知,采用适当的多能谱探测器将使得系统对质量厚度较小的物质,尤其是高Z材料的识别效果有明显改善.     

低空气比释动能率X射线参考辐射质的建立

为开展X射线在低剂量率水平下的量值溯源与传递工作,根据国际标准组织技术规范ISO4037-1建立了四个低空气比释动能率X射线参考辐射质,通过实验获得对应辐射质的半值层、能谱、平均能量、有效能量。将实验数据与ISO4037-1报告给出的相应数值作比较,半值层的偏差在5%以内,平均能量的偏差在1.25%以内,有效能量的偏差在1.72%以内,能谱吻合良好,说明实验建立的X射线参考辐射质满足标准规范要求。为后续开展低剂量率X射线量值复现与量值传递方法的研究奠定基础。     

(20-300)kV X射线参考辐射装置的建立

为了推进X射线空气比释动能基准量值传递工作的开展,建立了(20-300)kV X射线参考辐射装置。距离X光管焦点1 m的均匀野处,建立了CCRI会议推荐的两组低能X射线参考辐射质50kV(a)和50 kV(b),采用拟合方法测量得到的半值层、同质系数与推荐值相差2%以内。通过蒙卡模拟软件EGSnrc研究两组参考辐射质的能谱分布情况,并计算了其平均能量,分别为33.3和28.1 keV。     

电子束与复合靶作用后辐射特性的数值模拟

建立了复合靶的蒙特卡罗粒子输运计算模型,以“闪光二号”加速器为电子束源,模拟了电子和光子在不同材料中的输运规律,研究了钽和聚乙烯组成的复合阳极靶对辐射X射线场的影响。模拟结果表明：随着钽厚度的增加,辐射X射线平均能量增大,能量转换效率先增大后减小;聚乙烯可明显减小辐射场中的电子份额。当钽和聚乙烯的厚度分别取20 μm、3 mm时,辐射场中平均光子能量为102.68 keV;光子总能量为88.62 J,远大于电子总能量0.02 J;X射线能量转换效率为0.57%。根据数值模拟结果和实验条件设计了复合靶,计算和测得的X射线平均能量分别为108和121 keV,二者符合得较好。     

高能工业CT探测器能谱响应影响校正研究

高能X射线工业CT探测器系统的能谱响应是一重要的特性参数。用实验方法测定探测器的能谱响应曲线存在很多困难。本工作利用Monte-Carlo模拟程序计算了CdWO₄探测器模块的能谱响应曲线,分析了9MeV驻波电子直线加速器X射线束的能量、剂量角分布以及X射线束能谱硬化对探测器模块探测效率的影响,为线阵探测器系统的一致性校正、非线性校正等提供了理论计算参数,并应用于工业CT图像校正,取得了满意的效果。     

MC法模拟γ射线参考辐射能量注量谱

使用MCNP模拟计算软件建立了多源照射装置的MC模型,开展了参考辐射能量注量谱的研究工作。结果表明,参考辐射产生条件不同,γ射线参考辐射的能量注量谱会存在差异,尤其是使用铅衰减器后会使能谱硬化平均能量增加。使用蒙卡计算得到的不同能量注量谱计算了空气与石墨质能吸收系数比和石墨与空气碰撞阻止本领比,计算结果显示两者并未随能量注量谱的变化产生明显改变。     

治疗水平X射线辐射质的建立

用防水型电离室,在X射线标准辐射场下建立了六个X射线辐射质,通过拟合法得到了半值层,计算了同质系数及有效能量。并对X射线水吸收剂量校准因子进行初步的计算。结果表明:六种辐射质的半值层与检定规范推荐值偏差均在1.8%以内,满足建立辐射质的要求,可为X射线水吸收剂量的研究提供了参考。     

高气压电离室能量响应特性的蒙卡方法优化设计

环境γ辐射监测用的高气压电离室要求具有较平的能量响应,以便提高其对环境γ辐射剂量率测量结果的准确性。论文利用MCNP蒙卡程序研究了高气压电离室对不同能量光子的响应特性,模拟研究了不同材料、不同厚度和不同面积能量补偿片对高气压电离室能量响应特性的作用规律,并在标准参考辐射场中进行刻度。根据其作用规律指导对高气压电离室外壁进行能量补偿的设计,解决了高气压电离室对不同能量γ射线响应不同的技术难题。计算和刻度结果表明:厚度为2 mm,屏蔽面积65%的锡片能够使高气压电离室在60 ke V~1.5 Me V之间的响应相对于137Cs的偏差在±30%以内,满足设计要求。     

嫦娥一号卫星X射线谱仪能量响应矩阵的计算

介绍了嫦娥一号卫星X射线谱仪能量响应矩阵的计算方法,根据谱仪标定试验的标定数据计算了谱仪各路探测器的能量响应矩阵;根据谱仪的能量响应矩阵由直接解调方法对试验测得的放射源能谱和元素荧光能谱进行了解谱,较好的重现了放射源和各元素的特征能量.     

微型X射线管空气比释动能和能谱的测量

为研究微型X射线管的特性,通过电离室测量光管出射口30 cm远处的空气比释动能,使用高纯锗探测器分别测量了Ag过滤和Cu过滤下的X射线能谱。结果表明,空气比释动能随电流的增加有线性增加的趋势,能谱图明显的观察到银的两个特征X射线。完成了微型X射线管空气比释动能和能谱的测量方法以及实验测量的工作,为微型x射线管下辐射质的建立提够了条件基础。     

450 kV X射线参考辐射场附加过滤初步研究

正利用蒙特卡罗程序对450kV X光机建立模型,首先计算各参考辐射质下的原级谱及平均光子能量;随后依据平均光子能量,并结合MCNP模拟结果对附加过滤进行初步研究。1光机模型建立与原级谱计算首先,依据YXLON 450kV X光机实际尺寸,经概化后利用蒙特卡罗方法建立光机模型,光机阳极靶材料为钨,靶角为30°,固有过滤为5mm Be。随后,通过电子运输得到250～450kV管电压下X射线原级谱,模拟结果如图1所示。