缪子库伦散射成像技术中能量与靶几何结构关系的Geant4模拟研究

基于Moliere多重散射理论的缪子散射成像技术,可用于分析材料内部元素分布并确定原子序数。相对于高能量的宇宙射线缪子,加速器打靶产生的缪子束流能量偏低(约为45~450 MeV/c),Moliere多重散射理论的适用性有待探讨。本文利用Geant4软件模拟研究了中、低能量区(<800 MeV)缪子的库仑散射过程,分析了散射角的均方根分布,并通过散射成像算法对模拟结果进行了图像重建。结果表明,中、低能量缪子的散射与成像物体的几何结构密切相关,能量为400 MeV的缪子束流散射成像仅可用于厚度分别小于9.78 mm、56.9 mm、140.7 mm的W、Si、Na材料内部元素的分布信息。研究结果可为Moliere多重散射理论在该能区缪子散射成像技术的应用提供理论指导,推动缪子在核材料检测、文物鉴定、海关安检等领域小尺寸物品的成像分析与应用研究。

碳离子与工作气体相互作用的模拟分析

气体探测器因其高倍增能力和分辨率预期可在碳离子测量领域发挥关键作用,工作气体的种类及比例是影响探测器灵敏度和精度的核心因素。本研究通过Geant4模拟碳离子入射不同工作气体的阻止能、射程及能量沉积率,并探讨了气体与碳离子之间的相互作用机制。结果表明:混合气体的阻止能介于纯惰性气体与猝灭气体之间,且随气体比例调整而变化;碳离子在三种混合气体中的射程有所不同;Ar-CF4混合气体在大部分深度范围内呈现更高的能量沉积率,且总体上Ar-CO_(2)/CH4/CF4(60-40)混合气体比例为碳离子能量沉积效果提供了更优的条件。在相同气体比例下,能量沉积率随碳离子能量的增加呈先降低后升高的趋势。本研究成果揭示了不同工作气体及比例对碳离子探测性能的重要影响,并为碳离子测量应用中的气体选择提供了重要的理论依据。

闪烁晶体几何形状、表面处理和单双面读出对伽马射线探测器光收集的影响

能量分辨率是闪烁体探测器的一个重要性能指标,特别是对于伽马能谱仪等伽马射线探测和识别领域。光收集是影响闪烁体探测器能量分辨率的一个重要因素,本工作利用Geant4工具包对闪烁体探测器中的光子传输进行了模拟,模拟了CsI(Na)晶体形状、表面处理和探测器的读出方式等对伽马射线探测器的光收集效率和光收集均匀性的影响。模拟结果表明,通过对圆柱、圆台、长方体和正方体等晶体形状的结果进行对比,圆台具有较高光收集效率和光收集均匀性;晶体表面研磨后具有更好的光收集特性;双面读出方式比单面读出方式的光收集性更高,能够提高10%~20%。为验证该模型的可靠性,搭建了实验平台进行实验验证工作,实验结果与蒙特卡罗模拟结果在2%范围内一致,该研究工作为优化伽马射线探测器以提高能量分辨率提供了关键设计依据。

平面半导体矩阵和电离室矩阵的剂量学性能测试及在旋转机架角肺癌放疗计划验证中的应用研究

通过对MatriXX和EPID两款探测器矩阵物理性能进行测试研究,为用于临床肺癌旋转机架角二维剂量验证提供参考。通过加速器出束,分别对MatriXX和EPID的绝对剂量重复性、剂量率响应性能、角度响应、剂量线性进行测试,选取20例肺癌放射治疗计划采用MatriXX和EPID进行旋转机架角二维平面剂量验证,并分析结果。两款测量设备绝对剂量重复性、剂量率响应性能、剂量线性性能较好,测试结果偏差较小,MatriXX角度响应性能较差,在2%/2 mm、3%/3 mm评判标准下,90°和270°γ通过率相对于0°时测量结果偏差近10%。对20例肺癌放疗计划剂量验证结果,在相同评判条件下,MatriXX比EPID计划验证γ通过率低10%左右。EPID半导体探测器矩阵能较好满足临床肺癌旋转计划剂量验证。MatriXX由于电离室自身角度响应的物理特性,从测试结果来看不推荐其应用于临床肺癌旋转计划剂量验证工作中。

^(13)N监测仪的稳谱技术研究

本文论述了13N监测仪中的谱漂移和稳谱问题,给出了实验测量方法及测量原理框图,并对谱仪系统的能量与温度的非线性关系进行了测量;采用非线性方法稳谱,温度在10—45℃范围内变化时,511keVγ光子的峰位道址漂移小于±1道。

活性炭对^(85)Kr气体的吸附特性研究

阐述了活性炭对85Kr吸附作用的测量原理及方法,并针对在一定的抽气速度的情况下,给出了取样时间与活性炭计数率的关系曲线和85Kr的浓度与活性炭计效率的关系曲线。

X射线线阵列探测器数字图像的非均匀性原因分析

在论述X射线线阵列探测器辐射数字成像系统的基础上,对X射线线阵列探测器辐射数字成像系统获取的图像的非均匀性产生机理进行了理论分析,并在理论分析基础上从测量和校正的角度对各种非均匀性产生因素进行了分类,以便对图像的非均匀性校正的方法及减小图像非均匀性产生的技术途径。

连续X射线吸收系数测量技术研究

在论述连续X射线的线性吸收系数的测量对透视成像系统和透射式的工业在线检测系统中的作用的基础上,阐述了对连续X射线的线性吸收系数的测量原理,并在测量原理的基础上对连续X射线的线性吸收系数的测量的误差的产生因素进行了分析,以利于从测量方法上加以校正,并对高压交联电缆中的外半导体屏蔽层、内半导体屏蔽层、绝缘层的线性吸收系数进行了详细的测量。

一种用于退役核燃料元件包壳的破裂检测技术

本文阐述了基于活性炭对85Kr吸附特性来检测退役核燃料元件包壳破裂的技术,给出了测量原理及测量系统。方法是通过测量活性炭所吸收的85Kr所放出β射线的计数率的大小,来判断退役核燃料元件包壳是否破裂,该测量系统对β射线的探测效率大于40%,对β射线的本底计数率为0.84Counts?min–1。使用该方法的实际测量结论与取水样用化学分析方法所得结论一致。

NaI(Tl)晶体对面源全能峰效率刻度的点源模拟法

介绍了用点源模拟法来刻度面源全能峰效率的方法。并将刻度结果与数值分析法的理论计算值进行了比较，两者在８％内一致。

一种适合于教学的X射线荧光钙铁分析仪

介绍了一种适合于核工程与核技术专业实验教学的X射线荧光钙铁分析仪的工作原理与组成。该系统的实验测量结果与用化学分析方法测量的结果进行了比较,两者在 ± 0.7%内一致。

核物理与核技术专业的核物理实验课程的现状及改进

综述了高校核物理与核技术专业本科生的核物理实验课程现状，并对未来改进提出几点看法。

卓越核工程与核技术专业人才培养探索与实践

结合南华大学的地方特色、办学理念和人才培养定位,积极探索适合地方院校的核工程与核技术专业"卓越计划"人才培养模式,从人才培养模式理论探索、方案优化、实践探索三个层次进行探索与实践。

NaI(Tl)闪烁谱仪谱漂移原因分析

在论述NaI(Tl)闪烁谱仪系统的基础上,对NaI(Tl)闪烁谱仪的谱漂移产生机理进行了理论分析,并在理论分析基础上从测量和稳谱的角度对引起谱漂移因素进行了分类,以利于获得稳谱的方法及减小谱仪谱漂移产生的技术途径,并提出了对于非线性谱漂移的稳谱方案.

一种适合于教学的放射性同位素密度计

提出了一种适合于核工程与核技术专业本科生实验教学的放射性同位素密度计。简要介绍仪器系统的工作原理与组成。

用PB8.0开发的实验室仪器管理系统

简要介绍了利用 PB8.0开发的实验室仪器管理系统的基本功能及特点。

用PB8.0开发的核辐射探测实验教学软件

本文针对核辐射探测实验中所获取的实验数据量大、处理复杂的问题,提出了用实验教学软件通过计算机判断所获取的核辐射探测实验数据,为学生做实验时所获取的实验数据的正确与否做出直观、方便、快速的判断,从而提高实验教学质量。

NaI（Tl）晶体对体源全能峰效率刻度的点源模拟法

本文介绍了用眯源模拟法来刻度体源峰效率的方法，并利用＾１３７Ｃｓ和＾６０Ｃｏ两种源，分别对φ５１ｍｍ×５１ｍｍ和φ７６ｍｍ×７６ｍｍ的ＮａＩ（Ｔｌ）探测器和Ｍ－Ｂ型体源作了效率的刻度，刻度结果的相对误差不超过６．５％。

NaI(Tl)γ谱的计算机稳峰技术

介绍了一种改进型NaI(Tl)γ谱仪的稳谱技术。该稳谱技术基于241Am源的等效γ峰作为系统的参考峰,根据参考峰位偏差运用数字PID调整可编程增益放大器来稳谱,是一种“硬件+参考源+软件”的稳谱技术。这种计算机稳谱技术具有稳定度高,稳谱速度快等优点。

用于总β测量的新型组合探测器主探测部件γ效率计算

介绍了一种用于放射性场所总β水平测量的组合探测器的结构与工作原理。对其主探测部件(塑料闪烁体)的厚度及其对γ的探测效率进行了理论推导。并用MATLAB求出探测效率的数值解,