高纯锗探测器在气溶胶测量中的应用

目的验证高纯锗探测器在测量气溶胶中放射性核素γ能谱的优异性能。方法先通过软件模拟出天然放射性气溶胶清晰地能谱,再使用高纯锗探测器与溴化镧探测器进行实际测量,模拟计算与实验对比验证。结果模拟能谱图与探测器能谱图全能峰高度之间的比例十分吻合,各个能峰的分辨率也大致相同,溴化镧探测器的探测效率和能力分辨率都不如高纯锗探测器。结论高纯锗探测器具有优异的分辨率跟探测效率,能够满足气溶胶测量上的需求。     

基于溴化镧探测器的γ射线空气吸收剂量率的测量方法

目的 针对溴化镧闪烁体探测器,开展了G（E）函数的计算方法研究,最终实现了空气吸收剂量率的测量。方法 首先,基于蒙特卡罗模拟计算方法,模拟计算出溴化镧探测器的γ能谱,给出不同能量的响应函数;然后,利用最小二乘法计算得到了G（E）函数;最后,利用标准点源实验,将溴化镧探测器利用G（E）函数转换测量得到的空气吸收剂量率与理论计算值进行了比较。结果 实验验证结果表明,基于G（E）函数得到的空气吸收剂量率与理论计算值的相对偏差控制在 ±6%以内,验证了G（E）函数的准确性。结论 基于γ谱-剂量转换方法,就地γ谱仪可应用于辐射剂量的测量。     

一种基于蒙卡解析耦合的无源效率刻度方法

目的 将蒙卡模拟与解析计算相结合,建立一种无源效率刻度方法。方法 通过蒙卡模拟对所需型号的探测器进行点对点探测效率计算,建立探测效率网格;从探测效率网格中插值,并使用数值积分方法对常用的点源、圆盘、圆柱、烧杯、球形、U型管、马林杯样品的探测效率进行解析。结果 使用上述耦合方法进行无源效率刻度计算,结果表明：0.2～3 MeV能量范围内的刻度结果与使用蒙卡模拟的刻度结果相对偏差大部分在10%以内,最大相对偏差为18.06%,计算时间缩短了至少86%。应用上述耦合方法对ORTEC公司产的某型号HPGe探测器进行点源无源效率刻度,与实验刻度结果吻合很好,相对偏差均在10%以内。结论 该方法可以推广到HPGe、LaBr₃、NaI等多种探测器的无源效率刻度实际应用中。     

一台HPGe γ谱仪效率源自吸收修正函数的测定

目的测定一台HPGeγ谱仪效率的源自吸收修正函数。方法混合标准源由241Am、109Cd、152EU、137Cs、54Mn和60Co 6种核素组成,其介质密度分别为0.3、0.6、0.8、1.0、1.3、1.6、1.8和2.0/g/cm3。测量不同能量不同密度下γ射线的探测效率并进行S拟合。结果给出了源自吸收效率修正解析函数。结论利用给出的源自吸收修正函数可以计算59.5keV～1408keV的能量范围和0.3g/cm3～2.0g/cm3密度范围内任一源密度及γ能量的全能峰探测效率。     

生物样品主要成分组成对γ能谱无源效率刻度的影响

目的 评估生物样品主要成分组成对γ能谱分析时无源效率刻度的影响。方法 依据新鲜生物体内O、C、H、N主要元素占细胞总量的比例（分别为65%、18%、10%、3%）估算新鲜生物样品中各元素相应含量,然后再根据样品脱水比例估算相应样品中O、C、H、N的含量。各种模拟样品信息通过LabSOCS无源效率刻度软件生成效率曲线,由此得到不同能量线的效率,经SPSS软件统计分析后评估O、C、H、N主要元素对无源效率刻度的影响。结果 对46.54 keV～1836.01 keV范围的能量线来说,新鲜生物样品与修正质量含量后的不同程度脱水样品无源效率刻度效率值的相对标准偏差为0%～0.86%,相对偏差绝对值最大值为2.6%;模拟O、C、H、N 4种单质元素样品无源效率刻度效率值的相对标准偏差为5.1%～13.2%;模拟O、C、N 3种单质元素样品对无源效率刻度效率值影响两两相比,相对偏差绝对值最大值分别为4.6%、2.7%和1.9%,而H单质元素样品与其它3种单质元素分别比较,相对偏差绝对值最大值分别为27.0%、28.9%和28.4%。结论 新鲜生物样品中O、C、N 3种元素对无源效率刻度影响程度相近,而H元素对无源效率刻度影响程度与O、C、N 3种元素不同,总体上生物样品脱水前后对无源效率刻度的影响不大,在容许接受范围之内。     

基于无源效率刻度方法的实验室Y谱仪测量样品尺寸优化设计

目的实验室HPGe1谱仪测量样品的几何尺寸优化设计,针对一定质量的样品,给出探测效率最高时样品的尺寸。方法基于无源效率刻度方法,计算出不同几何尺寸下的实验室HPGey谱仪对圆柱形聚乙烯盒封装的1500g土壤样品的探测效率,作探测效率与样品盒直径的关系曲线,求出探测效率最大时的直径范围。另外采集野外未受人为干扰的表层土壤分装在不同尺寸的聚乙烯盒内进行测量验证。结果计算结果与实验测量值相吻合,表明计算的效率曲线可靠,对曲线进行多项式拟合后得出了最大效率处的几何尺寸。结论基于无源效率刻度方法可以较方便可靠地对实验室HPGeY谱仪测量样品的几何尺寸进行优化设计。     

蒙特卡罗方法调整探测器死层厚度和冷指尺寸的研究

目的 用蒙特卡罗(MC)方法计算效率和实测效率的比较，调整HPGe探测器死层厚度和冷指尺寸，提高MC方法计算HPGe探测器γ射线探测效率的准确度。方法 在理论分析探测器死层厚度和冷指尺寸对γ射线探测效率影响的基础上，用^137Cs刻度源在不同距离处实际测量HPGe探测器的效率，并将探测器死层厚度和冷指尺寸调节前、后计算效率与实测效率进行比较。结果 探测器死层厚度和冷指尺寸调节前与调节后相比，理论计算与实测效率相对偏差的平均值由5．301％提高到3．937％。结论 相对偏差的明显改善，不仅增强了MC软件的模拟计算功能，也提高了放射性测量结果的准确度。     

HPGe探测效率和符合相加修正系数的蒙特卡罗计算

目的 介绍用蒙特卡罗(MC)方法编写的计算HPGe探测器探测效率和符合相加修正系数的程序(Cool 2000-HpGe),及实验值与计算值的比较研究。方法 用MC计算得到的探测效率和符合相加修正系数与实验得到的值进行比较。结果 对空气、水和土壤三种模拟基质体标准源由实验(ORTEC ADCOM100+GEM50195 HPGe γ谱仪系统)得到的符合相加修正系数值与模拟计算值之间的相对偏差绝对值分别为5.14%、12.1%和10.4%,在点源距探测器端窗5、10和25 cm处的由实验得到的探测效率值与模拟计算值之间的相对偏差绝对值分别为10.6%、5.6%和3.0%。结论 笔者报道的MC计算软件Cool 2000可以在环境放射性监测中用于计算HPGe探测器探测效率和符合相加修正系数。     

有源-无源γ能谱分析方法在分析环境样品中放射性核素的应用

目的 验证无源效率刻度技术在测量环境样品中放射性核素含量应用中的可行性。方法 选取500 g食品灰和土壤,作为实验样品,分别使用灰样标准源和土壤标准源对实验样品中⁴⁰K、²²⁶Ra、²³²Th、²³⁸U和²¹⁵Bi的比活度值进行定值,记为有源测量结果值;使用Φ75 mm×H35 mm和Φ75 mm×H70 mm两种样品盒,分别将实验样品制成不同密度的待测样品,使用无源效率刻度技术（LabSOCS）分析各密度样品中放射性核素比活度值,记为无源测量结果值,最后与有源测量结果值进行比较,并计算有源-无源测量结果值相对偏差。结果 食品和土壤样无源效率刻度结果值与有源测量结果值的偏差在 ±15%内的分别占96.15%和91.30%。结论 无源效率刻度技术在分析环境样品中放射性核素比活度的应用中具有可行性。     

能量鉴别式剂量计在个人剂量监测能力考核中的应用

【目的】了解能量鉴别式剂量计的性能,并分析其对比对个人剂量监测能力考核结果的影响。【方法】对CTLD-J4000型能量鉴别式剂量计进行不同能量光子照射,利用剂量计覆盖的不同密度过滤材料对光子产生不同的过滤作用,拟合读数之比随光子能量的变化曲线来鉴别光子的能量。【结果】鉴别式剂量计读数无过滤/轻过滤比值与厂家参考值的重合性要好于无过滤/重过滤比值,后者在48 keV和83 keV的偏离值较高,分别为12.8%、15.5%。使用平均刻度因子带来的能量响应最大偏差为23.5%。【结论】使用鉴别式剂量计能较好地鉴别出射线能量,从而减少使用平均刻度因子带来的能量响应误差。     

热释光剂量测量系统检定的质量保证及刻度因子的应用

目的为保证辐射受照人员个人剂量监测数据的可靠性,探讨热释光剂量测量系统检定过程影响因素,计算线性和不同能响刻度因子,确定不同类别照射群体所使用的刻度因子。方法依据标准JJG 593-2006,设计2种方案进行系统检定。方案1:已筛选退火后的探测器片放于有机玻璃平衡板中,分别予以不同剂量的137Csγ射线照射;方案2:将探测器片放于剂量计盒中,置于与方案1相同位置,予γ射线照射和窄谱过滤X射线照射。计算线性和刻度因子。结果直接照射探测器片与将探测器片放于剂量计壳中照射刻度因子差异以及不同辐射能量响应刻度因子差异均具有统计学意义。结论热释光剂量测量系统检定时应严格控制平衡条件,带剂量计盒平衡。对于放射诊断照射群体,应用低能量刻度因子;对于放射治疗照射群体,应用γ射线照射的刻度因子。2种刻度因子的使用,使监测数据更为准确。     

射波刀蒙特卡罗剂量计算算法射束模型的调试

目的建立和调试医院新引进的射波刀蒙特卡罗剂量计算算法射束模型,确保治疗计划系统算法的精度,以便后期更好地投入临床使用。方法通过比较测量值和蒙特卡罗模拟值在离轴比(OCR)半影区的偏差,选定最终源尺寸的大小,然后利用准直器校正因子和能量校正因子对组织模体比(TPR)和OCR反复迭代、修正,最终使得各项指标偏差均小于±2%。结果经调试后,光子源半峰全宽(FWHM)值选取为1.4 mm,且所有准直器所有深度处的TPR、OCR及所有源轴距(SAD)的输出因子(OF)误差均在±2%内。结论通过对医院最新引进的VSI型射波刀蒙特卡罗剂量计算算法射束模型的调试,各项指标偏差值均在±2%内,满足临床要求。     

无源效率刻度方法表征矿产品中天然核素比活度的准确性验证

目的 验证实验室无源效率刻度方法(LabSOCS)表征矿产品中天然核素比活度的准确性。方法 采用标准点源,验证HPGe γ谱仪探测器的LabSOCS表征的可靠性,在此基础上,分别采用标准矿产品体源和非标准矿产品体源对无源效率刻度方法测量矿产品中天然核素比活度的准确性进行验证。结果 LabSOCS可满足矿产品中天然核素比活度的测量需求。结论 LabSOCS可作为矿产品中核素比活度分析的一个有效补充。     

便携式γ谱仪ISOCS无源效率刻度方法的研究

目的 通过对便携式HPGe γ谱仪无源效率刻度结果的准确性验证为核事故现场应急测量结果的可靠性提供依据。方法 采用ISOCS无源效率刻度系统方法对三种环境标准源样品,气溶胶滤膜、液体样和生物样进行验证实验。结果 便携式HPGe γ谱仪对人工核素的测量结果是可接受的,尤其对高能核素的测量准确度较高。结论 无源效率刻度法可用于核事故应急现场对简单体源模型的活度测量。     

X、γ射线与物质作用辐射安全防护线性衰减系数计算的研究

目的 实现X、γ射线与物质相互作用辐射防护线性衰减系数的精确计算。方法 本研究采用美国国家标准与技术研究所(NIST)提供的80~1000 keV入射X、γ射线与1~92号元素相互作用的线性衰减系数值作为参照,对X、γ射线与物质相互作用的计算公式进行分析和研究,对其公式中涉及的康普顿散射和光电效应相关参数进行修正。结果 通过本研究参数修正后计算的线性衰减系数与NIST提供相应数据值的偏差基本都在2%以内。结论 基本实现了80 keV~1000 keV能量范围内,1~92号元素各能量值线性衰减系数的近似计算,为解决辐射工程防护的精确计算提供一个解决的思路。     

全膳食中放射性核素的γ能谱测量方法研究

目的 建立一套HP Geγ能谱仪测量全膳食中放射性核素活度浓度的方法。方法 利用"双份饭法"收集全膳食样品后,用BE 5030型宽能HP Geγ能谱仪进行测量。以大米粉标准源验证无源效率刻度的可靠性后,采用LabSOCS软件进行效率刻度,并计算样品中放射性核素的活度浓度和日均摄入量。结果 无源效率刻度验证结果在可接受范围内,所分析样品中均检测出了天然放射性核素²²⁶Ra和⁴⁰K,平均活度浓度分别为0.31和141 Bq/kg（干重）,日均摄入量分别为0.21和95 Bq/d;部分样品检出了²¹⁰Pb和²²⁸Ra;均未检出²³⁸U和人工放射性核素¹³⁷Cs。结论 基于LabSOCS软件的无源效率刻度方法能较好的模拟全膳食样品的探测效率,可以用于全膳食样品的效率刻度。样品中的所检测的放射性核素活度浓度均在国家标准限值内。解决全膳食样品不易混合均匀的制样方法以及"全膳食基质成分库"的建立有待进一步研究。     

LB6008型六路低本底α、β测量仪的性能评估

目的掌握LB6008型六路低本底α、β测量仪性能指标,准确测量样品中总α、总β放射性体积活度。方法使用239Pu、90Sr-90Y工作源和241Am、40K粉末源对仪器进行效率刻度,对本底计数率、串道比及效率稳定性进行分析,依据GB/T 11682—2008和厂家指标进行评价。结果α本底计数率≤0.07计数/(cm2·h),β本底计数率≤5.1计数/(cm2·h),各路α探测器2π探测效率比均80%,β探测器2π探测效率比均50%;241Amα源探测效率为(5.62±0.33)%,40Kβ源探测效率为(26.22±2.11)%,5 d内探测效率变化≤4.58%;α射线对β道的串道比≤1.6%,β射线对α道的串道比≤0.12%;本底月稳定性实际测量值均在N_b±3δ可接受范围内,95%的测量值在N_b±2δ目标值范围内。结论该测量仪的基本性能指标均达到国家规定的Ⅱ级标准,适于样品总放射性水平的常规测量。     

低本底反康测量系统屏蔽体的设计研究

目的 根据天然辐射来源，设计一套低本底反康测量系统的屏蔽体。方法 通过Geant4蒙卡程序建立探测器与屏蔽体模型，将主要的天然本底辐射作为源项输入到程序中，模拟优化低本底反康测量系统的屏蔽体的结构和尺寸，并通过实验测量对模拟结果进行了验证。结果 确定了由外到内依次为10 cm铅、8 cm含硼聚乙烯、2 cm铅和1 mm无氧铜内衬的屏蔽结构，各屏蔽层实验测量和模拟结果较为符合，规律体现出一致性，测量得到的50~2 000 keV能量范围内的积分本底计数率为1.72 cps。结论 优化设计了低本底反康测量系统屏蔽层的结构和尺寸，并通过增加含硼聚乙烯夹层来降低热中子和快中子所致本底，实验测量结果验证了设计方案的合理性和可行性。     

无人机载CeBr3探测器监测系统研制及性能测试

目的 研制探测效率高、具有核素识别功能的无人机载辐射监测系统,用于核事故应急监测情况下的核素识别。方法 本文采用4个CeBr₃(溴化铈)晶体探测器和SiPM(硅光电倍增管)为主要硬件,同时采用集成化模块、智能化电子器件、新型复合材料等,研制无人机载CeBr₃探测器监测系统。结果 通过对系统各项性能进行测试,晶体能量分辨率优于5%(@0.662MeV)、能谱峰漂小于±1道、能量线性拟合度0.999 97、12 h长时间测量各能窗计数变化均不超过5%,和同体积的NaI(Tl)探测器相比,具有较高的探测效率。结论 通过地面点源测试分析及理论计算,系统具有可靠的对核素的识别能力。此系统可在核素识别、核与辐射事故应急与准备方面发挥作用。     

应用Geant4模拟EBT3胶片的能量响应和质子射程测量

目的 计算EBT3胶片吸收剂量的能量依赖性，展示EBT3胶片测量质子吸收剂量时的误差。方法 在临床光子和质子能量照射范围内逐步增加射线束能量，应用Geant4计算EBT3胶片吸收剂量与同体积水吸收剂量的差异，并与理论结果进行比对。结果 对于光子和质子来说，EBT3胶片吸收剂量能量依赖性与理论结果一致的分界线分别为100 keV和11 MeV；光子和质子能量高于相应值时EBT3胶片能量依赖性与理论结果保持一致，低于相应值时EBT3胶片能量依赖性与理论结果无关；计算EBT3胶片测量质子布拉格峰和50%剂量点与实际位置的差异，最大误差小于1%。结论 对较高能量区间内的质子和光子来说，EBT3胶片吸收剂量能量依赖性可忽略；对低能量区间的质子和光子，EBT3胶片吸收剂量能量依赖性差异较大，应给予重点关注。EBT3胶片测量的质子布拉格峰和50%剂量点与实际位置基本一致。