强激光与固体靶相互作用所致硬X射线剂量和能谱的实验测量

为了研究强激光与固体靶相互作用产生的电离辐射危害,本文在星光Ⅲ300TW强激光装置上开展了一系列激光打靶实验。实验使用的激光功率密度为5×10~(18)~4×10~(19)W/cm~2,激光脉冲能量为60~153J,靶为直径1mm、厚度1mm的Ta圆柱,本文分别对X射线剂量、X射线能谱和超热电子能谱进行了测量。实验结果表明,测量到的单发最大X射线剂量约为16.8mSv,靠近激光传播方向(0°),距靶50cm处;激光0°方向的X射线剂量随激光功率密度的增加而显著增加,激光90°方向的X射线剂量随激光功率密度的变化相对较小;测量到的X射线能谱可大致用含有两个X射线温度的指数分布函数描述,其中0°方向测量到的X射线温度为0.4~1.15 MeV,90°方向测量到的X射线温度为0.25~0.54 MeV;实测超热电子温度与Wilks定标率符合较好。     

脉冲X射线参考辐射场设计与研究

脉冲辐射在新型探测器研制、工业探伤、X射线诊断、核事故应急和科研等领域中已经得到了广泛应用,其辐射剂量(率)测试难度极大。为解决主动式辐射剂量仪的脉冲响应测试技术难题,基于多种X射线机建立了脉冲X射线参考辐射场,结合次级标准电离室及脉冲时间测量系统开展了脉冲辐射剂量(率)定值。实验结果表明,所建立的脉冲X射线参考辐射场的脉冲宽度在25 ns～10 s之间可调,瞬时剂量率范围为：5 mSv/h～6.7×10⁵ Sv/h,可广泛开展主动式辐射剂量仪的脉冲响应特性研究,对于解决脉冲辐射剂量监测仪器的校准难题具有重要意义。     

基于Si-PIN的手部定向剂量当量率实时测量技术研究

研发了一款佩戴在手指上用于实时测量人员手部剂量率和总剂量的皮肤定向剂量当量率仪,实现了对能量范围8~250 keV、剂量率范围1 μSv/h~1 mSv/h的X/γ射线的实时测量,同时还具有超剂量阈值报警功能。剂量率仪包括探头、中继器和主机部分,探头包括Si PIN探测器和电荷灵敏前置放大专用集成电路,主机包括控制电路、显示屏和报警器。通过实验和理论计算研究了基于Monte Carlo模拟的补偿片设计,实现了尺寸为2 cm×1 cm×05 cm的微型探头,能直接佩戴在手指上实现实时测量。在国防科技工业电离辐射一级计量站核工业放射性计量测试中心开展了校准和检验,实验结果表明能量响应、剂量率线性范围满足相关规程的要求。     

重水反应堆n γ混合束照射离体人血诱发染色体畸变的研究

实验研究了用重水反应堆 n γ混合束(中子有效能量为1.91兆电子伏;总剂量中,中子成分占40%左右)照射离体人血诱发的染色体畸变的剂量-效应关系。实验剂量范围:中子约6—170拉德,γ约8—300拉德。对混合照射,双 环和无着丝点畸变分别满足以下二次多项式和直线模式:y_(双 环)=(11.76±3.46)×10~(-4)D_(n y)(3.69±0.91)×10~(-6)D~2_(n y)y_无=(22.64±1.55)×10~(-4)D_(n y)对混合照射中中子成分诱发的双 环满足以下直线模式:Y_(双 环)=(-0.05 0.04) (54.4±5.6)×10~(-4)D_n对双 环,n γ混合照射相对于180kV X 射线照射的 RBE 值,随剂量增加而降低,在实验剂量范围内,大约从2.11降到1.16。     

重复照射增强X射线能量研究

超短脉冲激光辐照固体靶可产生能量从keV到100 MeV的硬X射线,X射线能量与入射激光强度I存在定标关系,当激光强度为10~(14)～10~(18)W/cm~2时,定标率为E∝(Iλ~2)~k,其中:λ为入射激光波长;不同实验条件下不同物理模型给出的k的取值范围为1/3～1。在I≈10~(16)W/cm~2条件下,以往实验测量到的X射线能量在几十keV到几百keV之间。本实验在I≈10~(16)W/cm~2条件下,重复照射同一靶点,可增强X射线能量。     

脉冲X射线参考辐射场研究与建立

脉冲辐射在新型探测器研制、工业探伤、X射线诊断、核事故应急和科学研究等领域中已得到了广泛应用,但其辐射剂量(率)测试难度极大。本文基于稳态X光机、脉冲X光机和便携式X光机研究建立了脉冲X射线参考辐射场,并基于脉冲X射线次级标准电离室和脉冲时间测量系统对辐射场的脉冲时间、脉冲剂量和瞬时剂量率等剂量学特性进行了研究。脉冲X射线参考辐射场的脉冲时间在50 ns～10 s之间可调,瞬时剂量率范围为2.5×10^-3～6.7×10⁵ Sv/h。本文所建立的脉冲X射线参考辐射场涵盖了环境水平、防护水平、诊断与治疗水平、核应急水平和核临界水平等剂量率水平范围,可用于主动式脉冲辐射剂量仪、个人剂量计和核临界事故探测与报警系统的脉冲响应特性研究,对于解决脉冲辐射剂量监测仪器的校准难题具有重要意义。     

现场校准用便携式X射线照射装置的优化设计及辐射特性研究

中国原子能科学研究院计量测试部研制了一款用于校准现场固定式X、γ辐射剂量仪的便携式X射线照射装置。首先利用蒙特卡罗软件建立模型,对出射口准直光阑结构进行优化设计,随后,对所建参考辐射场射束范围、均匀性及散射辐射进行模拟计算,并利用TW32005电离室进行了实验验证。在本研究所选辐射质、管电流及参考点-焦斑距离条件下,所建立的辐射场能量范围为60～164 keV,空气比释动能率在0.08～565 mGy/h,周围剂量当量率在0.13～892 mSv/h,为后续利用便携式X射线照射装置开展现场校准技术研究奠定了基础。结果表明,经优化设计后的准直光阑在满足准直限束需求的同时有效减轻了自身重量,便携式X射线参考辐射场特性满足GB/T 12162.1—2000要求,验证了所建模型的正确性及蒙特卡罗方法用于便携式X射线参考辐射场特性研究的有效性。     

不同比例的中子-γ 射线混合照射诱发离体人血淋巴细胞的染色体畸变

本文研究了三种比例的中子(～90%、～50%和～15%)和γ射线混合照射及单纯~(60)Coγ射线照射诱发离体人血淋巴细胞的染色体畸变。在这四种照射条件下,双着丝粒体和环、无着丝粒体、总畸变和畸变细胞都随剂量增加而增多,而且中子比例愈高,诱发染色体畸变的效应愈强。中子和γ射线混合照射诱发双着丝粒体和环的 RBE 值不是恒定的,它随剂量减小而增加。高比例中子-γ射线混合照射后,双着丝粒体和环与剂量的关系为 T=5.33×10~(-3)D~(1.08);中比例中子-γ射线混合照射时为 Y=9.03×10~(-4)D~(1.29);低比例中子-γ射线混合照射时为 Y=1.52×10~(-4)D~(1.55);~(60)Coγ射线照射时为 Y=0.38×10~(-4)D~(1.72)。     

超短超强激光与固体靶相互作用所致X射线剂量实验研究

超短超强激光与固体靶相互作用可产生显著的X射线剂量,其辐射防护问题是辐射防护和激光等离子体物理的学科交叉问题,对超短超强激光装置安全运行至关重要。为验证清华大学所提出的剂量评估公式,对超短超强激光与固体靶作用所产生的X射线剂量开展了实验研究。设计了用于屏蔽靶室内超热电子和散射光子的屏蔽结构,仅测量超热电子和固体靶作用所产生的X射线剂量,并开展蒙特卡罗模拟评估其屏蔽效果。基于星光 Ⅲ激光装置对不同激光功率密度（7×1018~4×1019 W/cm2）下不同角度上的X射线剂量开展了实验测量,并与不同的剂量评估公式结果进行了比较分析,实验中还对不同剂量测量探测器的响应进行了比较。计算结果表明,所设计的屏蔽结构能很好地屏蔽超热电子和散射光子。实验结果表明,清华大学所提出的剂量评估公式较文献公式能更好地与实验结果吻合。随激光功率密度的增加,前向的X射线剂量较侧向增加得更快。     

手指剂量计

本文介绍用于手指剂量测量的热释光元件——含氟化锂的聚四氟乙烯薄膜(以下简称TL薄片)的制备、对~(60)COγ射线的剂量响应及对X、γ和β射线的能量响应。给出了在3毫克/厘米~2聚乙烯包装下,厚为20毫克/厘米~2的TL薄片测量β-γ手指吸收剂量的结果。     

锶-90同位素放射源屏蔽结构设计

在~(90)Sr放射源结构设计基础上,利用Monte Carlo程序MCNPX计算~(90)SrTiO_3陶瓷源表面的轫致辐射能谱和放射源外空间的剂量当量分布情况,并计算和设计屏蔽层。结果表明,90SrTiO_3陶瓷放射源表面的平均光子通量率约1.2×10~(10)cm~(-2)·s~(-1),表面最小剂量当量率约20Sv/h;应用厚度为7cm的钨材料屏蔽后,表面和1m处最大剂量当量率分别约为1.35mSv/h和0.027mSv/h,满足放射源运输要求。     

LiF晶体中色心的吸收光谱与正电子湮没辐射多普勒展宽研究

我们用吸收光谱与正电子湮没方法研究了辐照LiF中的色心。样品是纯的LiF单晶。用~(60)Co的γ射线在室温下照射样品。当剂量的变化范围为1×10~5rad—1.3×10~8rad时,LiF晶体中出现了F、F_2、F_2~ 、F_3、F_4、R_1和R′等色心,由于受光谱仪波长范围的限制,F_2~-未观察到。当照射剂量小于1×10~6rad时,我们得出F-心浓度、S-参数的相对变化是剂量平方根的线性函数。然而,当剂量大于1×10~6rad,由于F-聚集心的出现,S-参数正比于照射剂量的对数。     

适用于辐射加工的谷氨酰胺晶溶发光剂量计及其BPLL型测量装置

本文介绍了我们实验室研制的BPLL型晶溶发光剂量计的测量装置。本装置采用直流电流积分法。选用GDB-52型光电倍增管做光探测器,使用NWF-02A型微电流放大器和电压—频率转换器。装置的灵敏度可进行调节,对于剂量测量,八小时的稳定性是令人满意的。48个测量数据的平均值的标准偏差为±0.4％。在此装置上对适用于辐射加工的谷氨酰胺晶溶发光剂量计的剂量学特性进行了研究。谷氨酰胶的剂量响应线性范围为10~2～10~4Gy。论述了溶剂的温度、样品的质量对光产额的影响以及射线照射后的存贮效应。     

热释光探测器在脉冲硬X射线能谱测量中的应用

介绍了TLD－3500热释光读出器和GR－100M型热释光剂量片构成的探测器在脉冲硬X射线辐射参数测量中的应用。详细论述了采用滤波荧光法与热释光探测器相结合测量10－10keV的硬X射线能谱的物理思想，在综合考虑了测量环境的具体情况下，设计研制了硬X射线测量系统，建立了热释光探测器对硬X射线绝对能量响应的标定方法。该方法已成功用于脉冲辐射装置“强光1号”的测量，并得到了实测数据。     

工业脉冲X射线发生装置放射防护检测与评价方法研究

目的探讨利用热释光剂量计对工业脉冲X射线发生装置进行放射防护检测与评价的可行性。方法分别用热释光剂量计和AT1123型X/γ辐射剂量率仪测量脉冲X射线发生装置的辐射剂量,通过对测量结果的分析和比较验证热释光剂量计测量脉冲X射线的有效性,通过对周围环境中年累积剂量的估算来评价试验人员和公众的受照剂量是否满足辐射防护要求。结果1号脉冲X射线发生装置曝光4次,2号脉冲X射线发生装置曝光10次,热释光法测得不同距离处的累积剂量符合距离平方反比衰减规律,实际检测结果与理论推算值较为吻合。两个X射线发生装置现有的工作负荷下,工作人员和公众的年累积剂量均在辐射防护控制目标值内。结论热释光法得出检测结果与理论推算值较为吻合,能够满足工业脉冲X射线发生装置放射防护检测需求。     

放射性活度的X射线标准立体角直接测量方法

为提供简单的绝对测量电子俘获核素放射源的X射线发射率或活度,本文提供了利用特制的源架、国产晶体及FH-1901谱仪组成的标准方法,包括效率及有关修正参数。可测能量及发射率范围分别为6—50千电子伏和3×10~3—2×10~5/秒。测量X射线发射率的最大误差为±(3—6)％,活度的最大误差为±(4—10)％。     

ICI探测器单位γ灵敏度研究

探测器灵敏度及其能量响应特性在探测器的设计和研制过程中占有十分重要的地位.从理论和实验两个方面研究了ICI探测器的γ灵敏度及其γ射线能量响应特性.在60 Co 1.25MeV γ辐射源装置上进行实验测量得到ICI探测器的单位γ灵敏度为1.8×10-20 (±5%)C·cm2 ,理论计算的单位γ灵敏度为1.78×10-20 C·cm2 (γ能量1.25MeV),理论和实验结果符合得较好.研究结果表明,入射γ射线能量在1～10MeV范围内变化时,ICI探测器具有平坦的γ灵敏度响应曲线.     

X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置的建立

为开展X射线在治疗水平剂量率下的量值溯源与传递工作,依据IEC 60731—1997标准的要求,建立了管电压为10~250 kV、剂量率范围为1.0×10^-3~10 Gy/h的X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置。其中10~60 kV X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置在1.0 m处非均匀性小于1%的辐射野为ø60 mm,散射对辐射场贡献小于1.2 %,在距离放射源1~5 m范围内反平方律在2.5 %内符合,使用标准电离室测得装置的稳定性为1.8％、重复性为0.1％。60~250 kV X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置在1.0 m处非均匀性小于1%的辐射野为ø80 mm,散射对辐射场贡献小于1.2 %,在距离放射源1~5 m范围内反平方律在1.5 %内符合,使用标准电离室测得装置的稳定性为1.7％、重复性为0.03％。标准装置辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度为3.0％ (k=2),经测量,装置的各项性能指标均满足治疗水平剂量检测仪器的检定/校准要求。     

河南省"九五"期间医疗照射频度与受照剂量调查

采用普查、分层抽样调查和典型调查相结合的方法调查了河南省"九五"期间(1996～2000年)医用电离辐射应用的基本现状和医疗照射频度;用热释光[LiF(Mg,Cu,P)]剂量计测量了10种常见X射线诊断中受检者体表的剂量;估算了X射线诊断检查所致公众的年集体有效剂量和年人均有效剂量.结果表明,全省X射线诊断的频度为136.95人次/千人口, 放射治疗的频度为0.338人次/千人口,临床核医学诊断检查的频度为0.595人次/千人口;1998年X射线诊断所致全省居民年集体有效剂量为14 690.60人· Sv,年人均有效剂量为0.158 mSv.     

15MV医用电子直线加速器光核中子剂量分布的MC模拟及测量

医用电子直线加速器产生的X射线已广泛应用于放射治疗过程,X射线与机头中的高Z物质(铅、钨、铜和铁)发生(γ,n),(γ,2n)反应产生一定量的中子,引起与治疗无关的中子剂量。本文对工作在15MV能量档的Prim μs-M型医用电子直线加速器在标准照射野10cm×10cm内治疗平面的光中子剂量分布,进行了Monte-Carlo模拟,并使用CR39固体核径迹探测器和中子气泡探测器(NBD)进行了实验测量。研究发现,测量与模拟的中子剂量之间最大偏差约±30%,其最主要的原因是由于"加速器产生的光核中子与物质发生非弹性散射反应"而逐步降低能量,产生了低于上述两种探测器阈能(100keV)的中子,使测量值比模拟值偏低。研究结果为X射线放射治疗中减低污染中子剂量的优化设计提供了基础数据。