阵列康普顿背散射成像系统设计的蒙特卡罗仿真研究

阵列康普顿背散射技术中存在探测到的射线强度低和不同测量单元间散射线干扰等问题.针对这些,进行MCNP仿真实验,分析各种因素对不同测量单元散射线干扰及探测到射线强度的影响趋势和影响程度,为实际系统的设计提供参考.     

γ射线康普顿散射的能谱研究

利用10 mCi的137Cs放射源发出的662 keV的γ射线,开展了与铝棒材料的康普顿散射实验。在20°～120°散射角度范围,用NaI(Tl)闪烁能谱仪直接测量获得了散射射线的能谱。简要介绍了实验原理和装置,给出了与实验系统配套的探测效率、峰总比等数据,深入讨论了散射射线能谱的特征,获得了散射能量、散射截面与散射角度的关系,并与理论值进行了比较,验证了康普顿散射理论。最后评述了该种康普顿散射能谱测量的方法。     

阵列背散射成像系统准直器设计参数的蒙特卡罗方法研究

康普顿散射成像技术对低原子序数的物质很灵敏,适宜对毒品、炸药等物品的检测。讨论了实现阵列康普顿背散射成像的技术途径,分析了准直器设计的重要性,并利用MCNP程序对准直器的材料和尺寸进行了蒙特卡罗模拟计算,得到了适合的准直器设计方案。     

基于γ射线的阵列式康普顿背散射二维测量控制系统

基于γ射线阵列式康普顿背散射探测系统的特点,设计了相应的二维测量控制系统,完成对测量对象某一断面的自动测量。系统基于VC开发设计了相应模块,包括了步进电机控制模块、数据采集与通讯模块和信息显示与保存等模块,实现了探测位置的准确定位控制,并对背散射数据进行自动采集传输、显示及保存,系统控制界面友好,显示丰富。实验测试表明系统设计合理可靠,较好满足了阵列式康普顿背散射检测系统要求。     

阵列康普顿背散射成像研究

分析了阵列康普顿背散射成像的技术难题及解决方案,利用MCNP程序对准直器及散射函数进行了蒙特卡罗模拟计算,采用反卷积方法实现图像的复原,得到了很好的成像效果。     

基于康普顿成像系统的碳离子治疗剂量监测研究

为实现碳离子治疗的精准放疗,精确监测患者体内的三维剂量分布,本文设计一种双层康普顿成像系统和简单反投影算法,利用Geant4仿真软件优化探测系统的结构,评估探测系统的探测效率、成像性能,分析200 MeV/μ的碳离子束轰击有机玻璃（PMMA）靶的三维剂量分布。此外,还使用四对像素1.5 mm×1.5 mm×10.0 mm、12×12阵列型的硅酸钇镥（LYSO）晶体对直径约为3 mm的²²Na点源进行康普顿成像实验,并对影响三维剂量监测精度因素进行分析。结果表明,对于0.847 MeV的γ点源,重建图像在横截面上半高宽（FWHM）增加至2.38 mm、冠状面上扩展至7.02 mm。康普顿成像系统通过探测碳离子束轰击PMMA靶产生的4.439 MeV瞬发γ射线,重建的三维剂量分布与真实三维剂量分布偏差为9.3%。利用LYSO康普顿成像系统样机的²²Na点源成像实验,得到半高宽为4.05 mm的重建图像,验证了康普顿成像方法的实用性。     

LiCl溶液康普顿散射的影响因素研究

基于康普顿散射理论对LiCl溶液康普顿散射中的非相干散射衰减因子进行了分析,采用一定近似处理得出了符合LiCl溶液康普顿散射相对光子数与浓度关系的表达式,并进行了实验验证。然后立足于密度泛函理论,从微观角度对LiCl溶液的康普顿散射进行了深入分析,得到了LiCl溶液中Li+、Cl-的水合离子的电子结构,分析了电子数密度和电子受到的束缚对康普顿散射的影响。结果表明,除质量密度、散射衰减因子以及溶液的浓度对康普顿散射相对光子数有影响外,电子数密度和电子受到的束缚也对康普顿散射相对光子数有影响。     

蒙特卡罗方法计算低能γ射线在NaI晶体中能量沉积谱

本文考虑了低能γ射线的光电效应、康普顿散射、对生成,电子和正电子在库仑场慢化中的轫致辐射,以及正电子静止湮没。用蒙特卡罗方法模拟γ射线、电子及其级联过程,得到了低能γ射线在NaI晶体中的能量沉积谱、响应函数和绝对探测效率。计算结果与实验值符合较好。     

60Co集装箱阵列背散射辐射成像系统研究

与透射辐射成像相比,康普顿背散射成像技术更适用于爆炸物、毒品等低密度违禁品的检测.据此,提出了一种大型客体阵列背散射辐射成像方案,设计、开发了一体化阵列气体电离室探测器,搭建了1/3规模实验样机,并对有机物加亮效应、背散射图像校正、复原等相关技术问题进行了仿真与实验研究.     

大面积光纤阵列探测器探测单元性能的进一步测试

对大面积光纤阵列探测器中的光纤阵列探测单元的性能进行检测。测试了不同形状、不同材料的光导以及光导包裹不同反光材料时光纤探测单元的传输效率及时间分辨和位置分辨。确定了大面积光纤探测器探测单元所使用光导的材料和形状，给出了光纤阵列探测器探测单元可达到的时间分辨。     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。