大面积、低本底α屏栅电离室的研制

在α放射性活度测量中，屏栅电离室是一种常用手段。屏栅电离室具有众多的优点，可用于α放射性源活度的绝对测量。屏栅电离室虽是一种经典的传统α能谱探测器，但由于它的一些优点，目前又具备了新的应用前景，在众多领域得到广泛应用。大面积、低本底α屏栅电离室可适用于核爆、模拟核爆试验中的核素分析，贫铀弹的核素分析，乏燃料后处理Pu和总α活度的测量，以及各种环境样品中对放射性核素的检测。     

大面积α屏栅电离室的研制

研制了一台大面积低本底α屏栅电离室,其阴极表面积为1500cm~2,收集极对地电容约20pF,充以1.8大气压的 P_(10)气体(90%氩+10%甲烷)。分析了几种主要因素对能量分辨率的贡献,在源自吸收贡献为30keV 情况下,对~(210)Poα源的能量分辨率约为41keV。在4—6MeV 能区内装置的本底为6.1cph,在5MeV 处50keV 谱宽内的本底为0.1cph。采用新试制的氧化锆除氧炉循环净化负电性气体,以保证长时间稳定工作。对~(210)Po 电沉积小源测得的分辨率约为35—45keV;对于厚度为40μg/cm~2的1500 cm~2大源测得的分辨率平均为69keV,和估算值相符。最低可测放射性强度为10~(-14)—10~(-15)Ci。     

新型低本底α/β测量系统设计

设计了一套新型低本底α/β测量系统。该系统采用ZnS(Ag)薄板复合塑料闪烁体作为主探测器,平板形塑料闪烁体作为反符合探测器,实现样品中总α和总β的同时测量。利用ARM架构的MCU作为系统运行核心,FPGA硬件电路作为数据采集单元,基于脉冲宽度甄别方法实现测量系统的α/β脉冲甄别。对该系统进行了主要性能测试,测试结果表明:测量α粒子时,本底为0.003 min~(-1)·cm~(-2),对~(239)Puα标准平面源的探测效率为92.5%,α对β道的串道比为0.87%;测量β粒子时,本底为0.072 min~(-1)·cm~(-2),对~(90)Sr-~(90)Yβ标准平面源的探测效率为62.0%,β对α道的串道比为0.03%。     

大面积屏栅电离室α谱仪的研制

大面积屏栅电离室α谱仪的研制@汪建清@佟伯亭@姚艳玲@王国军     

低本底α、β测量仪效率及本底数据验证

对低本底α、β测量仪在使用过程中出现的仪器效率"虚高"、本底"虚低"的现象进行了原因分析,给出了几种验证方法。通过实测数据,对仪器指标进行了考察,最终证明了质疑具有部分合理性,但有关仪器性能的数据正常。     

低本底α/β测量仪本底及其波动对测量结果影响研究

为更加准确地评价低本底α/β测量仪的测量结果,对低本底α/β测量仪的本底数据进行了假设统计检验,研究了本底及其波动对测量结果的影响。结果表明:对于低水平样品的测量,本底及其波动对测量结果的影响较为显著。通过增加样品量、延长测量时间等手段可有效降低本底计数误差对结果的影响。本底及其波动对测量结果的影响会在结果的不确定度(或计数统计误差)中予以体现。     

复杂环境条件下脉冲中子散射本底测量方法

介绍了在复杂环境条件下脉冲中子散射本底测量方法和计算公式,并在实验室进行了实验测量,分析了影响实验结果的因素。     

FJ414型低本底α闪烁探头

在低本底α放射性测量中,金硅面垒半导体探测器、电离室、正比计数器和硫化锌闪烁探测器等都被广泛使用。它们各有其优缺点,但由于ZnS(Ag)闪烁体的材料便宜,制备工艺简单,因此使用得更广泛。 在低水平α放射性测量中,由于α粒子的电离密度大,能量高(一般大于4MeV),因此α粒子在探测器中产生的脉冲幅度比β粒子、μ介子大得多,测量装置不需要笨重的物质     

基于屏栅电离室的双参数谱仪研制及其应用

以屏栅电离室为基础，同时引出其阳级和阴极信号，研制了1台能够同时记录两路信号的双参数谱仪，在DEC－3000工作站上编制程序，实现了双维谱数据的获取、显示和存储。利用所建立的谱仪，测量了α放射源的双维谱，计算了α粒子的角分布，并讨论了如何利用角分布来校正活度测量中自吸收和反散射的影响以及改善电离室阳极能谱的能量分辨率。     

常压空气网栅脉冲电离室测氡仪的研制

针对空气中氡的危害性问题,设计出常压空气网栅脉冲电离室型测氡仪,可以快速有效测量出空气中氡含量,确保环境安全性。仪器主要包括常压空气网栅脉冲电离室,信号放大与甄别和单片机系统。信号放大部分采用高阻抗低噪声集成场效应管放大集成电路取代场效应管放大,大幅提高了仪器的抗干扰能力和稳定性。     

Attachment of Membrane Separator for Removal of Radon to Ionization Chamber Installed for Tritium Stack Monitor

The effect of background counts induced by α-particles mainly from Rn in air was removed by the attachment of a water-permselective membrane separator to a tritium stack monitor equipped previously. Water vapor, after permeating the membrane selectively, was carried by N₂ gas into an ionization chamber where the activity of tritium was measured. The consumption of N₂ gas for carrier was reduced by recycling the gas through dehumidification processes; (1) condensation by pressure, (2) condensation by refrigeration and (3) adsorption (by adsorbents), so that there is no added daily work arising from the attachment for maintenance of the tritium monitor.     

Development of Cell Chip Based on Track Detector for Examination of Biological Damage by Alpha Particles

A cell chip was developed for the examination of biological damage of cells irradiated by high-energy alpha particles. A CR-39 track detector was employed as a chip substrate to identify high-energy charged particles traversing target cells. Moreover, the patterning of a photopolymer layer spatially controlled the cellular adhesiveness on the chip substrate. HeLa cancer cells were cultured on a micropatterned photopolymer layer. In this way, all the cells on the chip were individually addressed through the block number in the photopolymer pattern. The biocompatibility of the cell chip was examined through a viability test with fluophor reagent and measurement of the cell proliferation rate. HeLa cancer cells on the chip were irradiated with alpha particles and stained with a fluorescent probe molecule for DNA damage detection. The CR-39 substrate was etched by means of an alkali solution during cell incubation. The HeLa cells and alpha tracks were successfully observed by microscopy at once. It was confirmed that fluorescent spots corresponding to DNA damage were located in the direction of the major axis of oval alpha tracks.     

质子治疗电离室剂量读出电子学研制

中国原子能科学研究院正在研制一套用于质子治疗的治疗头设备,为了实现束流剂量的测量,研制了一套剂量读出电子学装置,用于实现电离室剂量信号读取和测试。该电子学通过IVC102精密低噪声积分器实现电荷的积分放大,DSP56F82控制ADC实现数据的采集并处理,装置采用Modbus通信协议实现和上位机间的通信。同时设计了固定电荷发生器,利用其产生固定电荷量,用于对该电荷测量装置进行试验测试。结果表明,该装置在20 pC~2 μC电荷测量范围内的最大相对误差在0?62%以内,满足了设计需求。     

大面积流气式电离室的研制及性能测试

核设施退役过程中,超铀核素放射性样品的无损测量一般通过γ能谱法实现,但由于超铀核素的γ射线发射几率一般较低,因此这种测量方法的探测限较高,不适用于溶解后低水平放射性样品的测量。本工作建立的大面积流气式电离室,通过探测α粒子电离空气的原理进行多孔样品的间接无损测量,方法探测限低,可以分析放射性活度低至百Bq级别的样品板。     

抗环境氡干扰测氚电离室的研制

为提高电离室测量环境中氚的探测灵敏度,研制了一种可甄别空气中氡的测氚电离室。该电离室采用平行板型丝壁测氚电离室和镀铝聚酯膜窗平行板型测氡密闭电离室组成,具有较强的甄别环境氡的能力,适用于氡浓度较高的环境中氚的监测。实验结果表明:该测氚电离室对氚的响应线性相关系数为96.54%;在氡环境中,对氡的甄别补偿为98.83%;测量值与约定值的相对误差不大于40%。     

凸度仪双排阵列气体电离室探测器的设计与研制

为提高凸度仪系统的稳定性与可靠性,更好地适应恶劣的现场环境,采用气体电离室作为凸度仪的探测器。本文分析了气体电离室探测器的特点,对电离室结构进行了研究与设计,阐述了“双排阵列”这一特点,并对阵列布置方式进行了研究。最终设计出的水平布置的双排阵列气体电离室探测器满足了凸度仪系统的要求,且提高了系统的分辨率及重建精度。     

用于n/γ混合场测量的涂硼电离室研制

研制了一种能同时测量混合场中γ和中子注量率的涂硼电离室,并实验测试了其性能。涂硼电离室由两个大小和结构一致的腔室组成：1个仅对γ灵敏,另1个对γ与中子均灵敏。用强度为2.7×10⁷ s^-1 的Am-Be源测得电离室的中子灵敏度达9.2×10^-16 A/(cm^-2•s^-1),在剂量率为5.24 μGy/h的¹³⁷Cs γ场中,电离室的γ灵敏度达7.36×10^-16 A/(MeV•cm^-2•s^-1)。涂硼电离室I-V曲线坪长为600 V,坪斜小于4%/100 V,在工作电压为-400 V时,其γ补偿修正系数<5%,可用于核设施周围的混合场监测。