高分辨率小动物SPECT成像系统的设计与性能评估

为实现低成本、高分辨率的小动物单光子发射断层成像(SPECT),设计了一种基于临床探测器和针孔准直器的小动物SPECT成像系统。综合考虑视野尺寸、空间分辨率和绝对探测效率等指标,分别给出了单针孔和七针孔准直器的两种最优化设计方案,并通过对比两种设计方案在全视野范围内的平均空间分辨率和探测效率,对成像性能进行了评估。结果表明,与单孔准直器相比采用七针孔准直器设计可同时获得更高的空间分辨率和探测效率。经蒙特卡罗模拟成像实验验证,该七针孔准直器在临床探测器上可达0.5mm级的超高空间分辨率,且成本远低于采用专用探测器的现有小动物SPECT系统。     

放射性气溶胶监测仪准直器优化设计

基于反符合钝化注入平面硅(PIPS)探测器设计一个合适的准直器,降低低能α粒子对β粒子计数的影响。利用Geant4软件模拟反符合PIPS探测器添加准直器前后不同能量的α粒子和β粒子探测效率,结果表明,添加准直器后α探测效率降低约18%,β能量大于0.65 MeV时,添加准直器后的β探测效率降低约0.5%。利用²⁴¹Am标准面源对反符合PIPS探测器添加准直器前后的探测效率进行实验测量,发现与理论计算的探测效率吻合好,可去掉约95%的能量小于3 MeV的α粒子。准直器可应用在气溶胶监测仪需要准确区分α粒子和β粒子计数的场合。     

基于LaBr3(Ce)晶体耦合SiPM阵列的可变角分辨率伽玛相机的设计与研制

编码孔径成像技术由于探测效率高、信噪比高、角分辨率好、成像质量稳定可靠等优点而广泛应用于核安全、核设施的去污及退役的测量、核医学等领域。建立通过改变编码准直器和探测器之间距离进而实现可变角分辨的伽玛成像系统。整个成像系统主要由编码准直器、位置灵敏探测(position sensitive detector, PSD)、数据采集卡以及图像重建系统组成。该成像系统的编码准直器采用修正均匀冗余阵列(modified uniformly redundant array, MURA)编码方式,为了保障对较高能量射线的探测能力,编码准直器的材料采用含钨量90%的钨铜合金,PSD通过LaBr₃(Ce)晶体耦合SiPM阵列组成,重建算法采用的是直接互卷积算法,快速高效。测试结果显示,整个位置灵敏探测器的平均能量分辨率为4.96%(662 keV);该辐射成像系统可以准确地对Am-241、Cs-137、Co-60进行清晰成像,并通过改变编码准直器和探测器之间的距离成功分辨出两个Cs-137点源的位置。     

NaI探测器搜寻γ源定位准直器模拟设计

为尽快搜寻丢失的γ放射源,模拟设计了用NaI探测器确定γ源方位的铅准直定位装置。设计针对铅准直NaI探测器,运用MCNP软件模拟定位γ源。模拟结果表明,设计的铅准直NaI探测器能够识别γ射线的方向,且角度分辨率高,放射源模拟定位的偏差小,在多个放射源形成的辐射场中能对各个放射源进行定位。     

LaBr3(Ce)探测器探测效率影响因素研究

LaBr₃（Ce）晶体是一种性能优异的新型无机闪烁体,是制作闪烁体探测器的优异材料。LaBr₃（Ce）探测器在核测井、环境监测、核医学等领域得到了广泛应用。探测器的探测效率是探测器设计和研制的一个重要指标,利用Geant4工具包建立LaBr₃（Ce）探测器的探测模型,对影响探测器的探测效率的相关因素进行研究。结果表明：探测效率与晶体截面形状、尺寸有关：矩形截面的探测效率低于圆形和方形截面,而且晶体径向尺寸越大而长度越短,探测效率越高;LaBr₃（Ce）探测器的探测效率与射线的能量有关：能量越高,探测效率越低;同时,若是发散的放射源,与探测器间距越小闪烁体的探测效率越高。通过探测器探测效率的影响因素分析,对基于LaBr₃（Ce）探测器研究和设计具有一定的参考价值和指导意义。     

脉冲中子测量中的准直器设计

为满足脉冲中子探测系统对辐射屏蔽的要求,在利用MCNP程序模拟计算准直孔分别为圆柱形直孔和锥形孔的屏蔽效果基础上,设计了圆柱形直孔+锥形孔的准直器结构,准直器采用铁35cm厚+聚乙烯20 cm厚+铅15 cm厚的组合材料。理论计算表明:该准直器用于反冲质子探测系统时,探测系统输出信号与干扰信号的比值大于10。     

利用转化体实现THGEM在高能γ射线测量中的研究

为提高厚型气体电子倍增探测器对高能伽马射线的探测效率,研制高Z材料的光电转化体,将伽马射线转化为电子后测量。通过研究设计了多孔铅型的光电转化体(孔直径1 mm、孔间距1.2 mm),理论计算其光电转化效率为6%。并结合转化体和单模THGEM探测器建立探测系统,测量662 keV伽马射线。结果显示,含转化体的THGEM探测系统对662 keV光子探测效率达到了3%,说明转化体对于提高探测效率是有效的;同时分析探测效率略低于转化体光电转化率的理论计算值6%的主要因素为探测器外结构膜窗对低能光电子造成的损失。     

非准直中子场能谱测量用多测量面~3He探测器理论设计

利用Geant4软件模拟计算了5种具有较好对称性的多测量面结构探测器对不同方向入射中子的探测效率。计算结果表明,具有对称性的多测量面结构探测器对不同方向入射的中子具有较好的探测效率响应方向一致性。其中球形正比探测器加6只圆形半导体探测器的结构芯体在各方面表现最均衡,具有应用于非准直中子场能谱测量的潜力。     

ISOCS无源刻度软件在准直器屏蔽厚度设计中的应用

准直器设计不仅需要考虑准直器的空间分辨率、灵敏度等因素,而且需要考虑准直器屏蔽厚度对"阴影区"的影响。建立了一种准直器屏蔽厚度的优化设计方法,该方法使用ISOCS无源刻度软件计算了探测器在佩带张角30,°屏蔽厚度分别为5、10、15 cm的准直器的角响应曲线和对无穷大面源在不同角度范围内计数率贡献的百分比。结果表明,当准直器屏蔽厚度为5 cm时,方位角90°处γ射线仍然对探测器存在计数率贡献;准直器屏蔽厚度为15 cm时,探测器视野范围可得到有效控制。该方法不仅可以为准直器屏蔽厚度设计提供依据,同时可以作为准直器探测器的效率刻度和不确定度评定的参考。     

不锈钢和钨材料对东方超环(EAST)装置硬X射线诊断系统的影响

计算了不锈钢、铅和钨材料对不同能量硬X射线的衰减规律,根据计算结果设计了东方超环(EAST)超导托卡马克硬X射线诊断系统探测器的屏蔽准直体;详细介绍了EAST上硬X射线诊断系统,利用22Na放射源对诊断系统进行了台面实验测试,通过放射源的γ射线能谱研究了不锈钢和钨材料对γ射线的衰减规律,拟合计算了衰减系数;同时将实验结...     

三维方孔硅探测器的热中子探测影响研究

采用基于Monte-Carlo方法的Geant4程序对填充~6LiF中子转换材料的三维方孔硅探测器的热中子探测进行了模拟,研究了探测器结构与探测效率、能量沉积谱的关系。探究了方孔截面尺寸、孔间距、孔深度、系统最小可探测限(LLD)等参数对热中子探测效率的影响。研究结果表明,探测效率随截面尺寸或孔间距的增大先增加后减小,随孔深度的增加而增大,直到一个极限值。经优化结构参数,在LLD为300 keV的情况下,孔间距大于6μm的三维方孔硅探测器的探测效率受LLD的影响较小。理论上,三维方孔硅探测器的最佳尺寸为孔间距6μm、孔截面尺寸30μm、孔深度1 mm,其探测效率可达59.5%。     

准直孔对三探测器法密度测井精度影响的MC模拟研究

本文应用MonteCarlo数值模拟方法,计算了窗形、楔形γ源准直孔和窗形、楔形、槽形探测器准直孔以及开口角度对探测器计数率和地层灵敏度的影响。结果表明,γ源的准直孔形状和开口角度对测量精度的影响远大于探测器准直孔形状和开口角度;γ源和探测器的准直孔形状和开口角度对计数率的影响远大于对地层灵敏度的影响;45°楔形γ源准直孔、0°窗形长源距探测器准直孔、5°-15°的窗形中源距探测器准直孔和0°窗形短源距探测器准直孔会提高高分辨率密度测井的测量精度。     

基于甄别级CdZnTe探测器阵列康普顿散射准直器优化设计

基于阵列探测康普顿散射原理,利用MCNP等软件就如何提高康普顿散射探测效率和探测质量进行了仿真,仿真结果给出了较好的散射检测视角及有效的检测视角范围。同时,结合甄别级CdZnTe阵列探测器特点,优化设计了相应探测装置的准直器结构,实现了对多角度散射信息的检测,提高了检测效率,降低了其它散射干扰。     

基于位置灵敏光电倍增管的小型γ相机

描述了一套基于位置灵敏光电倍增管（PSPMT）的小型γ相机系统的建立与测试。该系统由PSPMT、整体式NaI(Tl)晶体、平行孔铅准直器和电子学系统构成,其对^57Co(122keV)泛源γ射线的能量分辨率为27％;对于2mm直径铅准直孔的空间分辨率（FWHM）约为4mm。测试结果表明,这种γ相机在小视野放射性显影方面与传统γ相机相比有其优越性。     

FT-619型肾图仪设计方法和主要性能

FT-619型肾图仪是一种新型的,性能优良的核医学仪器,在国内处于领先地位。仪器的主要性能,尤其是铅准直探头性能达到国外同类产品的水平。本文详细介绍了FT-619型肾图仪的准直器设计,屏蔽罩设计、探测效率及国内外同类仪器对比情况等。     

材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪径向准直器的设计

为设计材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪的径向准直器,实现大型工程构件的远距离准确取样,本文分析了径向准直器的实空间和相空间取样原理,介绍了目前径向准直器取样体积的解析与模拟计算方法,并利用0.2 mm尼龙线测试了德国E3残余应力谱仪径向准直器的取样尺寸,基于实验结果确定了采用JRR3解析方法作为径向准直器取样尺寸的计算依据。根据解析计算结果,研究了设计参数对径向准直器取样尺寸和传输效率的影响规律,并按照谱仪的空间几何结构,最终设计了谱仪1、2、3、4、5 mm径向准直器取样系统。     

材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪径向准直器的设计

为设计材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪的径向准直器,实现大型工程构件的远距离准确取样,本文分析了径向准直器的实空间和相空间取样原理,介绍了目前径向准直器取样体积的解析与模拟计算方法,并利用0.2 mm尼龙线测试了德国E3残余应力谱仪径向准直器的取样尺寸,基于实验结果确定了采用JRR3解析方法作为径向准直器取样尺寸的计算依据。根据解析计算结果,研究了设计参数对径向准直器取样尺寸和传输效率的影响规律,并按照谱仪的空间几何结构,最终设计了谱仪1、2、3、4、5 mm径向准直器取样系统。     

中子照相多路准直器优化设计与应用

设计了一种多路准直器用于消除中子照相中的散射中子,利用MCNP5对准直器的中子吸收材料、长度进行了优化设计,利用该准直器对不同厚度的水层样品在不同样品探测器距离下进行了中子照相的MC模拟计算。计算结果表明选用25μm的Gd作为准直器的中子吸收涂层,准直器长度为1cm时可消除98%的散射中子,使用该准直器可以有效提高中子照相定量分析的精度。     

用于固体放射性废物无损定量测量的TGS图象重构技术

本文介绍了用于固体放射性废物无损测量的TGS图象重构技术的原理和技术,对TGS装置的准直器材料、屏蔽层厚度、准直孔的形状及其长／宽比的设计,以及对测量的效率矩阵的获取等关键问题进行了讨论。     

基于就地HPGe探测器的放射性热区边界探测技术研究

本文主要针对放射性热区探测技术展开研究,使用铅准直器加就地HPGe探测器这种测量模式在理论和实验方面确定了放射性热区埋深、热区上层边界、热区的厚度等关键参数。该测量系统具体操作过程是先进行扫描测量,确定热区的上层边界位置,然后在上层边界内定点测量确定该点的衰减层厚度,即埋深,去除衰减层再进行准直测量和倾斜测量即可确定每个测量点热区厚度。该技术方法在理论和实验方面均取得了良好结果,且两者符合很好。