用于高能微焦点工业CT的旋转式辐射转换靶研究

转换效率高、散热性能优异的辐射转换靶是高能微焦点工业CT的关键部件,本文设计了一种适用于高能（6 MeV）微焦点(直径约100 μm)工业CT的先进旋转式辐射转换靶。通过模拟分析辐射转换靶X射线转换效率和热沉积,确定最优转换靶厚度,从而设计、加工出旋转式辐射转化靶,并成功应用于中国工程物理研究院应用电子学研究所高能微焦点工业CT验证装置。对比实验结果显示,在相同工况（电子束能量6 MeV,宏脉冲长度5 ms,宏脉冲流强15 mA,焦斑直径100 μm）下,固定靶被电子束熔融,而旋转靶则能够承受电子束的轰击,验证了旋转式辐射转换靶的有效性和可靠性。     

兰州高能电子成像实验平台电子束团长度测量研究

为提高高能电子成像的时间和空间分辨率,实验需低能散、低发射度、短脉冲的高品质束流。本文利用相干渡越辐射能谱分析法测量基于热阴极微波电子枪的高能电子成像用直线加速器的电子束团长度。通过用迈克尔逊干涉仪测量太赫兹辐射能谱,利用自相关曲线拟合法得到电子束团长度。实验结果表明,当束流宏脉冲峰值强度约为24 mA,即电荷量约为15 pC时,电子束团均方根长度约为0723 5 ps。另外,用Kramers Kronig(K K)相位分析法可重建一种可能的电子束团纵向分布。电子束团长度测量的研究可优化束流品质,对后续高能电子成像实验有重要的参考意义。     

多束脉冲作用下韧致辐射转换靶照射量模拟

20MeV的强流脉冲电子束经加速聚焦后轰击韧致辐射转换靶,在产生脉冲X光的同时将大量能量沉积在靶内,导致靶材迅速膨胀飞散。在多个束脉冲作用下,后续脉冲由于靶材密度的降低可能无法产生足够的X光照射量。本文采用Monte-Carlo软件MCNP以及流体动力学软件ANSYSAUTODYN对靶材的动力学响应以及各脉冲所能产生的照射量进行了数值模拟,结果表明,在3个间隔500ns的20MeV、2kA、70ns、束斑1.5mm（FWHM）的电子束脉冲作用下,X光照射量无明显降低。     

合肥国家同步辐射实验室核物理实验区的辐射屏蔽设计和防护评价

本文主要介绍合肥国家同步辐射实验室(HNSRL)核物理实验区辐射屏蔽计算的方法及结果。对能量为400MeV、束流功率为6 kW 的电子束轰击靶时产生的轫致辐射和次级中子进行屏蔽计算;估算了靶室顶部次级中子的天空反射对周围辐射水平的影响;对靶室内的感生放射性气体(主要是~(13)N)的浓度进行了估计,确定了排放烟囱的高度。文中对靶室和核物理实验大厅提出了设置局部屏蔽和防护门等防护措施。     

高能电子在加速器靶物质中射程的数值模拟

为确定高能电子在加速器重金属靶物质中的射程，用蒙特卡罗方法计算能量为1~100MeV的高能电子在加速器常用的重金属靶物质(金、钨、钽、钼)中的射程。将1~20MeV电子在钨靶中射程的计算结果与已发表数据进行对比，计算结果与已发表数据符合较好。对射程计算结果进行数值拟合，得到了实用性较强的1~100MeV宽能区内电子在常用加速器靶物质中的射程计算公式。该公式可为高能电子加速器靶的设计计算提供参考数据。     

离子致DNA损伤的实验研究

脱氧核糖核酸(DNA)是辐射生物学效应最重要的靶分子,研究其电离辐射损伤具有重要意义。DNA双链断裂被认为是最重要的原初损伤。此实验用原子力显微镜研究重离子致DNA双链断裂。 首先设计了~(241)Am放射源辐照装置,用它产生的能量为5.48 MeV的α粒子(在水中的LET约为90 keV/μm),对大肠杆菌的超螺旋状ρ GEM-T质粒DNA进行了辐照。辐照剂量为1、4、8和12 Gy。     

CFETR NNBI验证样机X射线辐射屏蔽设计

中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)负离子源中性束系统(Negative ion based Neutral Beam Injection system,NNBI)验证样机拟引出负氢离子束。离子束在产生和传输过程中,束粒子与样机结构材料固体靶相互碰撞,将产生韧致辐射(X射线),当CFETR NNBI验证样机运行在设计的参数下(束能量为200 keV,流强20 A),距离离子源真空壁(真空壁厚2 cm)1 m处的壁外剂量率高于一般工作人员辐射剂量率限值(10μSv·h~(-1))。为了降低辐射剂量率,确保工作人员辐射安全,本文通过对样机进行辐射屏蔽理论计算与模拟研究,提出了将样机下沉加铅板的屏蔽设计方案,并开展了辐射模拟分析。结果表明:该方案满足CFETR NNBI验证样机运行的辐射安全要求。     

小型静态CT用多焦点X射线源电子束偏转系统研究

第5代全静态电子束CT（EBCT）能在被检测物体、射线源和探测器均处于静止状态下完成CT扫描成像。这种EBCT成像方式既可应用于粉体材料、生物活体样品等易形变物体的CT检测,又可应用于物流包裹、在役管线等的快速CT检测。高精度的电子束偏转系统是静态CT成像多焦点射线源的关键技术之一。本文基于麦克斯韦电磁场相互作用理论,探讨了电子束在均匀磁场、小偏转角、近轴区域内的散焦、畸变及灵敏度特性,研究了影响电子束扫描系统焦点位置重复精度的物理参数及电子束在靶平面上的扫描偏转量与偏转线圈电流的线性关系。并设计、加工制作了一种小型高精度多焦点X射线的电子束偏转扫描系统,实验采用直径0.1 mm标准针规电子束扫描DR投影图像序列,验证了电子束偏转系统有良好的偏转线性,偏转量正比于O点的磁场强度,而与电子束的位置等初始条件无关。实验通过电子束偏转系统控制电子束偏转扫描,获得了熔断式保险管（Ø100 μm）的250个 X 射线视角投影,完成了第5代全静态三维CT重建图像。     

基于HI-13串列加速器的中子源设计

正利用中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器,使用脉冲化的质子束,通过~7Li(p,n)~7Be反应,建立keV能区的中子源。HI-13串列加速器能提供的主频为6 MHz,脉冲宽度2ns,平均束流强度约1μA,稳定运行的最低端电压是3 MV。由于~7Li(p,n)~7Be反应阈值为1.881 MeV,在阈上附近截面最大,因此需使用降能片将入射质子能量降低至2 MeV以下。靶管的设计如图1所示,根据STRIM程序的计算结果,300μm厚度的Al片作为降能片能满足实验的要求。同时,为提高中子产额,采用厚Li靶(厚度1mm)的设计方案。     

电子入射角对束流传输系数和能量沉积的影响

利用数值方法研究了不同能量 (0 .4— 1.4MeV)的电子束以不同的入射角穿透不同厚度碳靶的束流传输系数和能量沉积。计算结果表明 ,随着电子束入射角的增大 ,束流的传输系数减小 ,而较小入射角 (接近垂直入射角 )的电子在靶材料中穿透深度更大 ;能量为 1.0— 1.4MeV的电子束当入射角在 6 0°— 70°时在碳靶单位体积中沉积的能量最大     

工业CT用9 MeV电子直线加速器研制

正应某用户工业CT改造升级需要,要求我院研制一台高稳定性、小焦点、防爆型9 MeV电子直线加速器,作为射线源。加速器主要技术指标要求如下:1)X射线能量,9 MeV;2)剂量率,≥3 000cGy/min(射线中心轴线距靶1 m处);3)X射线束斑焦点,≤2mm;4)在重复频率250Hz下,X射线连续稳定出束时间≥12h(8:00—12:00,间隔12h,重复测试3次)。     

15 MeV～3 GeV电子加速器90°方向光子源项研究

韧致辐射光子是电子加速器屏蔽设计中的重要源项。为研究90°方向光子源项特征以及靶体半径和厚度对90°方向光子源项的影响,采用蒙特卡罗程序MCNPX27对15 MeV～3 GeV电子束轰击铁靶后的辐射源项进行计算。分析了90°方向光子辐射剂量、光子能谱等源项随靶厚度和半径的变化。通过与0°方向光子源项以及靶体内级联电子沉积能量进行对比,进一步分析了90°方向的光子源项特点。结果表明,90°方向光子能量主要集中在10 MeV以内,光子能谱形状与入射电子能量关系较小。受级联电子在靶内能量沉积程度及靶体对光子自吸收的共同影响,靶体半径和厚度是影响90°方向光子源项的重要因素。在电子加速器的屏蔽设计中应考虑靶体尺寸差异所带来的影响,同时建议针对束流90°方向和0°方向光子源项的差异,对加速器辐射屏蔽和防护进行优化设计。     

辐射显色薄膜电子高剂量计的剂量学特性

文章报道了用PR-CN(PVB)辐射显色薄膜测量电子吸收剂量的某些重要的剂量学特性:在0.3-120kGy范围内,吸收剂量(D)与单位厚度光密度变化(ΔOD/mm)有良好的线性关系;电子能量的依赖性小,~(147)Pm和~(90)Sr ~(90)Y响应之比约为1:2.4;对中能以上的电子剂量响应在实验误差范围内、与电子平衡条件下~(60)Co γ辐射剂量响应相同;在实验用到的平均剂量率范围内(约0.1—5×10~4Gy/min),响应和剂量率无关。建立了用于电子束工业辐射加工的吸收剂量常规刻度方法。最后给出了测量静电加速器1.5MeV、电子迴旋加速器6.9MeV电子束在有机玻璃中深部剂量分布的实例。     

重离子核反应中的中子辐射屏蔽计算

在分析重离子核反应中中子的产生和有关保健物理数据的基础上,确定了用于屏蔽计算的核反应系统和计算参数,计算了单核能为100MeV、束流强度为3.9×10~(11)离子/s的~(12)C离子轰击Cu靶时距靶5m和10m处达到不同中子剂量当量率时需要设置的混凝土(ρ=2.3g/cm~3)屏蔽厚度。     

高能电子成像研究进展

本文通过蒙特卡罗程序EGS模拟研究了电子束与靶的相互作用,对成像束流光学进行了设计,并对束流匹配对空间分辨的影响、超快分束技术和产生横向均匀束技术等进行了模拟研究。实验验证了高能电子成像能达到μm量级的空间分辨,并可实现厚度、密度分辨及明-暗场成像等特点。同时给出了后续实验及研究计划,希望进一步提高高能电子成像性能并拓宽其应用领域。     

基于150 MeV电子束的光中子特性模拟分析

高能中子源是研究高能太空宇宙射线中子对人体和电子仪器辐射损伤的必备装置,基于高能电子加速器的光中子源是目前能够提供较高能量白光中子的方式之一。本工作以清华大学先进加速器实验室的激光电子加速器束流参数为基础,借助Geant4对产生的光中子的能量特性、产额特性、角分布特性、时间特性进行了分析。模拟结果表明,Φ2 cm×2 cm的圆柱体Ta靶时,150 MeV电子束流可产生最高能量约为110 MeV、中子产额约为1.2×10~5n/10~7e-、出射时间在0~100 ns之间呈负指数分布的几乎各向同性的光中子。根据拟合的中子能量-出射时间离散指数函数,估算得到对产生的1~100MeV中子,在飞行距离为5m时中子飞行时间的时间分辨率好于2.23%。本工作为该加速器的光中子产生和实验测量工作提供了参考依据。     

橡胶辐射硫化

橡胶辐射硫化是在高能射线(钴源产生的γ射线或电子加速器产生的高能电子束)辐照下产生交联的过程。由于不需要添加硫化剂及在常温、常压下硫化,因此,具有产品纯度高、工艺简单及节省能源的明显优点。     

CZT探测器辐射性能实验研究

使用高电阻率CZT(碲锌镉)晶体制备了适用于脉冲γ辐射探测的探测器。通过在脉冲γ发生器和60Co放射源上开展实验,获得了CZT探测器的时间响应和1.25MeVγ辐射灵敏度。结果表明,CZT探测器较传统Si基PIN探测器有暗电流低、时间响应好、灵敏度高的优势,适用于低强度γ辐射脉冲测量。     

4—7MeV高能γ射线参考辐射建立的研究进展

建立4～7MeV高能γ射线参考辐射是“十五”国防计量重点科研项目之一。4～7MeV能区高能γ射线参考辐射可为反应堆、加速器等所使用的监测仪表提供准确的效率及响应校准,在核能及军事科研领域有着重要意义。 该项目从2001年开始,预计4年完成。2001年,课题组在已有课题方案的基础上进行了进一步充分调研,确定了加速器监测系统的设计方案,为今后参考辐射建立及维护确立了基础,并在已有的设备条件下,对5SDH-2加速器19F（p,αγ）16O核反应产生的6～7MeVγ射     

扫描质子微探针的安装调试及象差控制

讨论了扫描质子微探针(SPM)安装调试的方法,通过象差调整,提高了SPM系统的空间分辨率。该系统可提供空间分辨率为2-3μm、束流强度为100pA的3MeV H~+束和2MeV He~+束。