凸度测量中的散射校正研究

本文分别从被测钢板的宽度、厚度和射线能量等3个方面对散射的影响进行了研究。首先建立凸度测量系统的蒙特卡罗模拟计算简化模型,分析了单能情况下钢板宽度和厚度对散射因子(SPR)的影响;然后建立X光机能谱计算仿真模型,模拟出给定管电压下X光机输出射线的连续能谱,并提出用多个单能分段等效的方法来代替连续能谱,模拟在实际连续能谱情况下钢板散射分布的规律,其模拟结果与实验测量结果能较好地吻合。     

基于单能射线的厚度测量系统合金补偿研究

针对高精度射线在线检测技术中存在的合金补偿问题,提出了窄束单能入射射线下合金补偿的理论计算公式,找出了合金补偿系数和厚度之间的规律。通过实验方法测量了实际系统中的合金补偿系数,验证了理论分析的正确性。利用蒙特卡罗程序MCNP5建立几何模型进行仿真实验,结果和理论分析相一致,与实验结果亦相似,说明几何模型能准确反映实际情况,可替代实验。对实验和仿真结果按照理论参考值进行合金补偿,补偿效果明显,1.25 MeV射线能量下304不锈钢相对测量误差从约1%减小至约0.1%。     

HPGe测量连续硬X射线能谱的解谱方法研究

结合数值模拟得到的单能光子在HPGe探测器上能量响应函数，用改进的剥谱法对测量得到的连续硬X射线能谱进行解谱。扣除测量谱中康普顿、反散射等效应产生的计数对测量能谱的影响，得到了仅反映探测器对光电效应的能量响应的能谱。最后，通过效率修正，完成了测量谱到实际能谱的还原,为连续硬X射线能谱解析提供了可靠方法。     

北京同步辐射装置4W1A光束线能谱测量

使用标准放射源对用于X射线测量的SDD探测器进行能量刻度。对北京同步辐射装置的4W1A实验站单色光模式下6~20 ke V的X射线能谱进行测量。测量结果表明,所测能量值与理论值偏差在3%之内,且除15 ke V外偏差随能量增加而增加。能量较低的单能X射线多次谐波现象较为严重,经过微调单色器角度,多次谐波受到抑制。并研究了本测量方法的测量精度,不同能量点精度偏差为3.1‰~1.75%。为高注量率同步辐射空气比释动能的绝对测量以及同步辐射光源的利用提供参考。     

X射线能谱过滤的MC模拟研究

能量低于300 keV且能谱简单的稳定放射性核素较少,作为替代,利用X射线机产生X射线,并经过不同厚度的材料的过滤,可以得到用于对辐射防护仪器进行校准和确定其能量响应和角响应的一系列规定辐射质的参考辐射。由于材料的质量衰减系数与X射线在物质中各种作用过程有关,并强烈的依赖于光子的能量,基于这一物理现象,可以通过X射线在物质中的衰减规律,计算产生规定辐射质的过滤材料的厚度。针对过滤材料的厚度这一问题,本文运用Geant4程序模拟了不同能量的电子打靶,统计韧致辐射的X射线,以获得计算所需X射线能谱,再由文中滤片厚度计算方法,计算产生规定辐射质过滤材料的厚度。模拟计算的结果显示,过滤后的X射线能谱能够很好的满足标准要求,从而验证了能谱过滤的理论计算的合理性。     

钢的等效射线衰减系数的实验分析

利用X射线数字成像技术检测薄壁钢件时,需根据钢的等效射线衰减系数进行检测工艺参数优化。然而,多色、宽束条件下的等效射线衰减系数难于获得。为此,通过实验方法,对钢的等效射线衰减系数进行有效测量。首先,对等效射线衰减系数的测量方法及影响要素进行分析。然后采用面阵列射线探测器对0.05 mm厚的钢箔测量射线强度的变化量,得到了30～150 kVp射线管电压下的钢的等效射线衰减系数。实验结果表明:相较于单能、窄束射线条件下得到的衰减系数,实验得到的等效射线衰减系数明显偏大。假定射线探测器为理想探测器,结合不同管电压的射线能谱,经计算得到的等效射线衰减系数与实验结果趋于符合;借助于图像质量指标分析得到的等效射线衰减系数值,则与实验测量值完好符合。因此在射线成像检测实践中,有必要对等效射线衰减系数进行实际测量:此系数与通常单能、窄束射线条件下得到的衰减系数明显不同,它与图像质量指标存在直接的关联。     

闪烁薄膜探测器X/γ射线能量响应研究

为准确评估闪烁薄膜探测器(OSFD)在脉冲裂变中子参数测量中γ射线对测量结果的影响,利用Geant4程序对闪烁薄膜探测器的X（或γ）射线响应进行模拟,结合半经验电子发光效率曲线,获得探测器能量响应理论曲线,利用662 keV和1.25 MeV的单能γ射线源,以及窄谱剂量标准的48~208 keV准单能X射线能点对探测器响应进行刻度。本研究结果为闪烁薄膜探测器结构的改进,以及探测器在宽能谱脉冲X射线场测量中的应用提供了重要依据。     

用于XTES的铋吸收体对单色X射线的响应研究

超导转变边缘探测器(TES)是目前为止已知的具有最佳的能量分辨率的X射线探测器。金属Bi因其具有较好的X射线吸收率和低比热容而被广泛用于XTES的吸收体。通过电镀的方法制备了一种由Bi构成的XTES吸收体薄膜,使用Ti和Au作为导电层在Si上提供电流通路。研究了电镀法制备Bi金属XTES吸收体对单能X射线的吸收效率,使用高纯锗探测器测量通过吸收材料前后的单能X射线光子数,以全能峰面积衡量不同厚度电镀Bi吸收体对单能X射线的吸收效率。研究结果对促进先进探测器的国产化具有重要意义。     

HPGe测量连续硬X射线能谱的方法研究

采用数值模拟与实验测量相结合的方法,完成了探测系统刻度,得到了该探测器对单能光子的能量全响应函数,在此基础上探索出改进的剥谱法,对测量得到的连续硬X射线能谱进行解析,扣除了测量谱中非光电效应对每道计数的贡献,复现了测量位置处的实际能谱,并对该能谱测量方法进行了误差分析,提出了进一步完善措施。     

X射线参考辐射装置固有过滤层厚度的测量

固有过滤层厚度是X射线参考辐射装置的重要性能参数之一,需要进行定量测量。本研究以新版本ISO 4037-1标准规范为依据,以N系列辐射质（N-20~N-350）的X射线参考辐射装置为例,通过PTW30013电离室测量不同尺寸次级光阑下的辐射野,建立符合要求的实验环境。结果表明,采用半值层法测量得到该参考辐射装置的固有过滤层厚度为0.122 mm Al;通过增加铝过滤片厚度得出N-40~N-350辐射质下4 mm Al等效固有过滤层厚度;利用单质铝金属和铍金属在不同能量下质能衰减系数的转化关系,得出N-20~N-30辐射质下1 mm铍的等效固有过滤层厚度。本研究结果可为X射线参考辐射装置固有过滤的测量提供一定的参考。     

蒙特卡罗方法在γ剂量率灵敏度标定中的应用

在γ剂量率测量标定中，使用ＧＤ－４０管作为γ探头来测量γ剂量率。实验室标定γ探头灵敏度在钴源上进行，６０Ｇｏ源平均能量为１．２５ＭｅＶ，而在实际测量中，辐射场的γ射线包含了各种能量成份，因此对实验室标定的灵敏度在实际应用中就需要进行修正。本工作通过蒙特卡罗粒子输运模拟方法，计算了单能与辐射场能谱的剂量比值，给出了修正因子，从而使γ剂量率灵敏度标定更加准确。     

基于ISO 4037-1：2019对60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质的研建

以ISO 4037 1：2019为依托,使用大体积自由空气电离室作为测量器具,采用半值层法建立60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质,实验得出的各辐射质的第1半值层和第2半值层的值均在标准规定的误差范围内。使用高纯锗谱仪对建立的X射线参考辐射质进行测量,得到不同辐射质下的脉冲幅度谱。数据处理和分析结果表明,建立的60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质的谱分辨率、平均光子能量和有效能量与ISO 4037 1：2019的推荐值有较好的一致性。本次实验建立的60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质满足ISO 4037 1：2019要求。     

基于N型同轴HPGe探测器获取过滤X射线注量谱

构建ISO 4037?1以外的过滤X射线参考辐射需射束注量谱计算平均能量、分辨率和转换系数等参数。为建立过滤X射线注量谱获取方法,采用N型同轴HPGe探测器测量了N?40?N?250窄谱系列过滤X射线参考辐射并得到了脉冲幅度谱,使用Geant4模拟了探测器对放射源的响应并用实测能谱进行了验证,进而建立了响应矩阵,并通过MAXED软件解谱计算得到了射束的注量谱。由解谱所得注量谱计算的空气比释动能到周围剂量当量和个人剂量当量的转换系数与ISO 4037?3推荐值的相对偏差在0?06%?2?55%之间。     

点发射超软X射线在中国仓鼠脾细胞中的比释动能分布

依据Ｘ射线在介质中传输、衰减和能量转移的特性,用能谱积分和等效能量两种方法,计算了近似点发射混合能量的超软Ｘ射线（０．９～１．５５ｋｅＶ）中中国仓鼠细胞表面的比释动能,计算结果相差约１５％。通过中国仓鼠脾细胞的化学组成,获得该软Ｘ射线束在脾细胞中的比释动能分布。     

圆柱形电离室的能响补偿

电离室由于其具有结构简单、使用方便的特点,目前仍被广泛应用于辐射监测领域。用于X、γ射线测量时,必须研究电离室的能量响应,并通过能响补偿使其灵敏度在一定的误差范围内是与入射X、γ射线的能量无关的常数。利用蒙特卡罗方法,模拟计算了圆柱形电离室对X、γ射线的灵敏度和能量响应;并根据计算结果的规律,对圆柱形电离室的能量响应进行了补偿,给出了补偿参数的最优范围。     

X射线管原始谱和透射谱的测量及应用

本文基于COMET公司MXR225/22型X射线管,使用高纯锗探测器测量了X射线管大、小焦点几种管电压的X射线原始谱,并测量了小焦点下的初始透射谱,在此基础上测量了X射线穿过几种不同材质(铝、钛、铁和铜)吸收片的透射谱。结果表明：X射线管大、小焦点能谱近似相同,低能端X射线比重较大,原始谱中包含铜、银、钨和铅元素的特征峰;初始透射谱低能端硬化明显,并随着管电压升高,高能端所占比重增大,钨特征峰变得明显,X射线平均能量升高,能谱的X射线强度最大区域在最高能量的1/3附近;金属吸收片对X射线硬化明显,硬化效果强烈依赖于其原子序数。相关结果已在工业CT硬化校正中应用,重建图像质量得到改善。     

脉冲X射线次级标准电离室研制及量传技术研究

为解决脉冲X射线参考辐射场剂量准确定值及校准的技术难题,本文结合理论计算、蒙特卡罗模拟和实验的方法研制了脉冲X射线次级标准电离室并建立了ms级脉冲X射线参考辐射场,开展了主动式电离辐射剂量仪的脉冲X射线响应测试工作。实验结果表明,目前在售主流主动式剂量计的脉冲剂量响应偏低甚至给出错误读数,不适用于短脉冲、高剂量率辐射场的剂量测量和预警,会对人员安全造成较大隐患,因此应研发适用于脉冲X射线的主动式电离辐射剂量仪并推广脉冲X射线计量校准工作。     

固定式中子剂量仪器现场标校方法研究

本文利用小型可控中子源和中子剂量参考仪器组成的核设施现场标校系统,通过空间位置对称条件下的待校准仪器与参考仪器对中子管出射中子响应之比,得到校准系数;为了完成仪器的周围剂量当量校准系数从国家标准计量检定中心参考辐射场到核设施现场的传递,必须对其进行能量修正。通过Am-Be中子源模拟核设施内部辐射场,在其中进行中子剂量仪器现场标校实验,并与校准过的多球中子谱仪测量结果相比较。结果表明:使用未经修正的校准系数对待校准仪器的测量结果进行校准,周围剂量当量率相对偏差为17.0%;使用修正后的校准系数对待校准仪器的测量结果进行校准,周围剂量当量率相对偏差为-2.4%。