滤光片对透射式微型X光管谱线影响的MC数值模拟分析

现场X射线荧光分析(EDXRF)中,使用滤光片可以有效的降低或消除由原级谱在样品中散射背景,特征谱对待测元素的干扰。论文采用MCNP5程序模拟了加不同厚度Al、Cu、Ag、Kapton滤光片前后的原级谱分布。依据模拟结果,原级X射线谱的谱分布与滤光片的材质和厚度有关。能量低于5ke V的射线对分析是无用的。在能量5~10 ke V的能量谱段,选择Al滤光片较为合适;在能量10~25ke V谱段范围,Ag滤光片相对于另外三种滤光片较为合适。从而为现场X荧光分析仪的研制提供技术支撑。     

MC法模拟CZT探测器测量土壤含水率

针对小型便携化γ射线测水仪的研制问题,提出了基于碲锌镉(CZT)探测器的无准直器土壤含水率测量方案。利用蒙特卡罗方法(MC法)模拟了~(241)Am(59.54 keV)和~(137)Cs(661.66 ke V)点源γ射线测量土壤样品含水率的过程,得到59.54 ke V和661.66 ke Vγ射线测量土壤含水率的计算表达式和最小可探测间隔(MDI)。结果表明:模拟测量值与参考值的偏差小于4%,MDI达到10~(-3)cm~3/cm~3量级,本文的设计方案具有可行性。     

基于双能γ射线吸收法的U-Zr弥散燃料芯体铀均匀性检测技术

双能γ射线吸收法是一种检测弥散燃料元件铀均匀性的新方法。实验选用75Se多能谱γ射线源中的2个分支比较高的能量136、264 ke V进行测试;选用高纯锗(HPGe)探测器进行γ射线探测。根据U、Zr的γ射线衰减系数差异在136 ke V能量下远大于264 ke V能量的特性,测定U-Zr弥散燃料芯体中的U、Zr含量和均匀性。实验使用有机玻璃瓶罐装U粉末、Zr粉末制作标准样进行吸收系数标定,使用"迭代法"对方程进行求解。最终结果显示测试相对精度为±5%,满足大多数工程应用要求。     

同步辐射X射线自由空气电离室电子损失和散射荧光修正因子的蒙卡模拟

采用了蒙特卡罗程序EGS5对6~20keV同步辐射低能X射线自由空气电离室的电子损失修正因子和散射荧光修正因子进行模拟计算。结果表明,对于能量范围6~20keV的低能X射线,电子损失修正因子的影响可忽略不计;而当能量增加时,荧光散射修正因子数值逐渐增加。     

正比计数管探测低能X射线时探测效率的MC计算

为研究各因子对正比计数管探测低能X射线时性能的影响,利用MCNP5软件计算了不同光子能量下管内气体种类、气体压强及壁效应、放置距离等因素对探测器探测效率的响应情况。结果表明正比计数管探测器对10~30 ke V X射线探测效率最佳;且在探测低能X射线时,正比计数管应尽可能靠近源项,同时管内最佳气体压强在1.515×105~2.02×105Pa之间。     

GAGG:Ce探测器与NaI:TI探测器性能比较

研究了封装反射层材料对GAGG:Ce探测器光收集的影响,同时与Na I(TI)闪烁体探测器进行了详细的对比性实验,用137Cs、60Co标准源测量了γ能谱,对GAGG:Ce与Na I(TI)闪烁体探测器的温漂、能量线性及能量分辨率等性能指标重点进行了讨论。结果表明:GAGG:Ce探测器随温度漂移变化程度较大;能量线性好,线性相关度r为0.9999;对662 ke V的γ射线能量分辨率为7.8~8.0%。     

HPGe探测器能量刻度及探测效率模拟

X光机绝对光子数的测量在X射线计量中有着十分重要的意义,对其进行测量时需先将探测器的能量—道址函数进行刻度。本文使用放射源对HPGe探测器进行能量刻度,得到其能量—道址函数且其线性相关系数R2=0.999 84。论文结合了CT成像技术,对探测器进行平行光束探测效率的MC模拟,使建模更精确。模拟结果显示,探测效率曲线在11.0 ke V处会出现吸收边,是因为Ge元素被激发产生Kα、Kβ特征X射线发生逃逸,未被记录下来形成逃逸峰所致,这与实际实验情况相符。     

国产LiF(Mg,Cu,P)剂量片的X射线能量响应标定研究

针对国产Li F(Mg,Cu,P)热释光剂量片(TLD)开展了X射线能量响应的标定研究。利用标准剂量仪PTW-UNIDOS,以60Co源1.25 Me V的伽马射线为分析基础获得剂量-热释光输出之间的关系,在X射线机上通过荧光激发的方法解决单色X射线输出难题,建立了完整的标定方法。实验结果表明,对于100 ke V以下的X射线,本文封装的国产Li F(Mg,Cu,P)剂量片相对空气具有非常平坦的能量响应,能够用于脉冲X射线环境中的剂量测量要求,为器件的辐照损伤效应研究和抗辐射加固技术研究提供可靠保障。     

17．5Kev同步辐射光的干涉技术研究

X射线干涉测量技术是以非常稳定的亚纳米量级的硅单晶的晶格作为基本长度单位，以建立纳米级长度基准，从而实现纳米级精度的测量、校验等功能。由于其在纳米测量范围内的特殊优越性，因而近年来该技术得到了迅速发展。该技术的前提是X射线干涉技术的实现。根据X射线干涉的特点，并考虑到X射线的吸收特性，用单晶硅制出了LLL型X射线干涉器件。在北京同步辐射实验室（BSRL）4W1A束线上选择17．5Kev能量的同步辐射光进行了X射线干涉实验，在拍摄的底片上比较清楚地观察到了X射线干涉条纹。     

封闭壳体X射线屏蔽效能测量方法

针对X射线辐照环境中抗辐射加固技术研究的需求,建立了一种适用于电子系统封闭外壳的X射线屏蔽效能测量方法。以X射线机的轫致辐射输出为基础,通过滤波和多个连续谱的组合,实现了接近考核能谱的辐照X射线输出;利用Li F热释光探测器的优势,研究了X射线能量响应标定和屏蔽效能测量的应用方法。重点开展了20–100 ke V硬X射线辐照下封闭腔体屏蔽效能测量的实验研究,测量结果显示,除照射方向上的穿透X射线外,散射X射线对腔体内部剂量场具有显著的贡献。通过实验方法的建立和测量结果的分析,能为X射线抗辐射加固的结构设计和有效性评估提供实验参考。     

低能X射线自由空气电离室散射和荧光光子修正因子的研究

为了减少散射和荧光光子在低能X射线自由空气电离室复现空气比释动能的影响,需要引入散射和荧光光子修正因子。运用EGSnrc MC模拟程序中的DOSXYZnrc程序包对6~50 ke V能量范围内X射线自由空气电离室的散射和荧光光子修正因子进行模拟计算,获得散射和荧光光子修正因子的值;参考CCRI的国际比对规范,对低能X射线规范下的5个辐射质的散射和荧光光子修正因子进行了模拟计算,得出散射和荧光光子修正因子的值。研究结果表明:所得散射和荧光光子修正因子不确定度为0.1%,可为低能X射线空气比释动能的国际比对提供数据支持。     

放射性碘活度监测仪误报警问题的研究

对放射性碘活度监测仪在核电厂调试期间出现的误报警问题进行分析。结果表明,仪表本底噪声、周围γ外辐射场和其他非测量核素统计在总计数中会引起测量值失真;若用131I探测效率计算131I~135I总放射性碘体积活度将引起测量结果失真。通过对放射性碘活度监测仪能量窗口设置区间合理性的分析论证,将测量能量窗口由100~2000 ke V改为310~410 ke V,仅监测131I,方案实施后仪表测量值准确,未再出现误报警。     

250～600kV段X射线参考辐射装置构建

设计并构建了250~600 k V段X射线参考辐射装置。使用指形电离室对辐射野平面内各点的剂量率进行了测量,结果显示距X射线管焦斑1.2 m处水平方向均匀性大于95%的辐射野直径为128 mm,竖直方向均匀性大于95%的辐射野直径为118 mm;采用指数拟合法进行了高空气比释动能率系列半值层的测量及同质系数的计算进一步表明:管电压介于400~600 k V辐射质的建立使得X射线基准与137Csγ射线基准在能量上得到了更好地衔接。     

厚型气体电子倍增探测器(THGEM)在15～70 keV X射线测量中的应用

本文采用了自主研发的THGEM探测器,其具有双膜结构,64路直流读出电子学等特点。采用该THGEM探测器在K荧光装置上,开展了对15~70 ke V内多能量点X射线的探测实验工作;结果显示该THGEM探测器对宽能区、高注量(剂量当量)的X射线具有良好线性响应,并分析了影响探测效率的因素。     

高气压电离室能量响应特性的蒙卡方法优化设计

环境γ辐射监测用的高气压电离室要求具有较平的能量响应,以便提高其对环境γ辐射剂量率测量结果的准确性。论文利用MCNP蒙卡程序研究了高气压电离室对不同能量光子的响应特性,模拟研究了不同材料、不同厚度和不同面积能量补偿片对高气压电离室能量响应特性的作用规律,并在标准参考辐射场中进行刻度。根据其作用规律指导对高气压电离室外壁进行能量补偿的设计,解决了高气压电离室对不同能量γ射线响应不同的技术难题。计算和刻度结果表明:厚度为2 mm,屏蔽面积65%的锡片能够使高气压电离室在60 ke V~1.5 Me V之间的响应相对于137Cs的偏差在±30%以内,满足设计要求。     

凸度仪X光机参数设置有效性的实验验证

X射线板带材凸度检测系统采用双X射线源和双排充气电离室探测器,对热轧生产线上的钢板进行厚度和凸度等参数的检测,X射线的能量和强度是决定钢板测厚精度的重要因素。为了保证测量精度,本文依据国标GB/T15636—2008假定由统计涨落引入的测厚误差应小于±0.06%,在X光机管电压为180kV、电流为11mA的情况下,从理论上估算了满足以上精度探测器输出的最大相对标准偏差,通过实验对测厚范围内的钢板进行测量,计算出各路探测器输出在不同厚度钢板时的相对标准偏差。实验结果表明,在满足系统测量速度的情况下,通过对几个原始数据进行平均,可使统计涨落小于理论估算值。X光机设置的管电压和管电流参数满足测厚精度的要求。     

成像板对X射线的能量响应

作为X射线探测器，成像板的光激发光子信号对X射线的能量响应是非常重要的数据。利用同步辐射光源的单能X射线照射成像板，得到成像板对低能光子的能量响应曲线，并与MCNP程序计算结果进行对比分析，得到成像板响应函数的衰减模型。计算结果与实验结果一致，为进一步开展成像板在辐射测量领域的研究工作提供了参考。     

HT-6M托卡马克X射线剂量场的研究

本文对HT-6M托卡马克装置在运行时所产生的X射线剂量,能量进行了测量研究。真空空环表面剂量较大,变化范围:2.3×10~2～1.6×10~4mSv;大厅剂量变化范围(距环表面2m外)0～1.8×10~2mSv。测量表明,X射线能量是比较宽的连续谱,并且随测量位置和方向的不同而有一定变化。经实验估计能量≤500keV的X射线约占85%左右。本文给出的剂量数据为装置正常运行提供了防护和安全评价的依据。     

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。     

沟槽型X射线两次衍射单色器研究

为获得高能量分辨率、高准直的同步辐射光,应用X射线衍射动力学原理,并依据上海光源小角散射线站光学参数,设计并加工了两次衍射的单晶硅(111)面沟槽型单色器。测量了两反射面平行度、斜切角及摇摆曲线,并对摇摆曲线的测量值进行了误差分析。理论模拟与实验数据对比分析显示:有效减小晶体加工过程中的残余应力导致的晶格畸变、改善晶体形貌、调整斜切角与增加衍射级次可降低晶体的衍射角宽,进而提高出射光的准直性和能量分辨率。经计算,在同步辐射光能量为10keV条件下,单晶硅(111)面沟槽型单色器的本征能量分辨率为1.452×10~(-4)。