无铅/少铅核辐射防护材料X射线铅当量测量研究

新型无铅/少铅核辐射防护材料被越来越多地应用于军事领域,用于保障军队人员的安全和身体健康。基于目前军用核辐射防护服屏蔽性能无法准确测量以及溯源问题,为满足国际上主流军用核辐射防护服辐射性能评价需求,建立了用于防护服铅当量测量装置,通过蒙特卡罗模拟和实验测量相结合方式建立了有效能量在130 keV条件下铅当量测量参考辐射质。采用窄束测量条件完成标准铅片的屏蔽性能测量,并对部分厂家生产的军用核辐射防护服材料进行了屏蔽效率与铅当量测试,铅当量测量结果的相对扩展不确定度为4.2%(k=2),为后续更多的军用核辐射防护材料的出厂前性能测试提供测量参考。

250~500 kV X射线窄谱辐射质空气比释动能测量及剂量当量转换系数研究

辐射剂量仪表的准确测量是开展辐射防护工作的重要保障,根据ICRU中规定的实用量要求,需要在特定的参考辐射场中对其进行检定或校准。参考ISO 4037-1:2019,建立250~500 kV X射线窄谱系列参考辐射质,对所建辐射场的均匀性以及相应辐射质下的能谱进行研究。将由EGSnrc模拟的X射线能谱得到所建辐射质下的平均能量、分辨率以及实验测量得到的半值层值与ISO标准推荐值进行比较,结果均满足规范要求,表明新建辐射质准确可靠。利用A5电离室对新建辐射场中的空气比释动能进行测量,再根据X射线能谱信息计算得到的空气比释动能到剂量当量的转换系数,实现空气比释动能到周围剂量当量和个人剂量当量的转换,从而为各类辐射剂量仪表在该高能段的能量响应评价提供了测量条件,保证了量值的准确与可靠。

基于溶液法制备卤化铅钙钛矿的直接型辐射探测器研究进展

X射线和γ射线探测在医学成像、安防检查、国土安全、无损检测等各个领域得到广泛应用,钙钛矿材料具有高辐射吸收系数、高载流子迁移率-寿命乘积、特殊的缺陷容忍特性而成为辐射探测器件优异的候选材料。溶液法在制备钙钛矿材料方面具有显著的优势,溶液法的成本较低,能在低温或环境条件下制备,更易推行工业化生产,是未来优化材料体系,制备高质量、大尺寸晶体材料的关键技术。本文从溶液法制备卤化铅钙钛矿材料的角度出发,分析晶体生长及材料组成对辐射探测性能的影响,重点介绍从优化晶体生长质量和器件结构设计等方面提升辐射探测性能,最后总结钙钛矿材料在辐射探测领域面临的挑战,并展望了未来研究的发展方向,期望为钙钛矿材料在辐射探测领域走向工业化提供参考。

成都市部分地下商场空气氡浓度测量研究

为了解成都市地下商场空气氡浓度水平,使用FD216型环境氡测量仪,对分散在成都市区的10家地下商城进行了空气氡浓度调查,总计测量点61个。测量后对工作人员和顾客的年有效剂量进行估计,并与以往测量结果进行对比分析。测量结果表明:地下商场室内空气氡浓度的平均值为30.9 Bq/m^(3),标准差为8.87 Bq/m^(3),分布在18.2~53.1 Bq/m^(3)范围内,远低于国家标准限值400 Bq/m^(3)。室外平均空气氡浓度为22.0 Bq/m^(3),低于室内平均空气氡浓度。商场工作人员年有效剂量平均值为0.527 mSv,低于国家标准限值1 mSv,顾客的年有效剂量更低。氡浓度测量值与以往测量值进行对比分析,成都市地下商场空气氡浓度均处于较低水平。

SRT-100浅层X射线治疗系统辐射能谱的模拟研究

浅层X射线治疗在术后瘢痕的修复、皮肤的病变治疗等领域展现了良好的优越性。为研究SRT-100型浅层X射线治疗系统产生的辐射质,利用EGSnrc软件模拟不同管电压下的能谱,并与Spekcalc程序计算的能谱进行比较,结果显示两者具有很好的一致性。研究了X射线管不同靶角对半值层的影响,结果表明靶角越大,半值层越小。根据模拟得到的能谱计算出平均能量和有效能量,与Spekcalc的计算结果进行比较,平均能量的最大偏差为0.7%,有效能量的最大偏差为5.8%。

插值法测量低能光子^(125)I放射源参考空气比释动能率

本文利用经由低能窄谱X射线刻度过的商用大体积球形空腔电离室,开展了低能光子^(125)I近距离治疗源参考空气比释动能的测量方法研究。通过运用蒙特卡罗洛模拟的方法,得到6711型放射源的能谱及发射光子的平均能量,同时也计算出空间散射修正、非均匀性修正、空气衰减修正等多项修正因子。采用插值法得到了球形空腔电离室的刻度因子,并设计了专用的测量支架,最终实现了低能光子^(125)I近距离治疗源参考空气比释动能率的测量,其不确定度为3.8%(k=2),测量结果与溯源至加拿大NRC的井型电离室偏差优于0.29%,具备了低能光子近距离治疗源参考空气比释动能率量值传递的能力。

基于GM计数管个人剂量仪的设计与初步测试

针对辐射防护工作人员个人辐射剂量监测需求,设计了一种基于GM计数管的个人剂量仪。使用Altium Designer软件,设计了低压电路、高压电路、声光报警电路以及RTC时钟电路等,并完成样机的设计和研制。在X/γ射线辐射场中对研制的样机进行重复性、相对固有误差和能量响应的初步测量,测量结果为后续进一步优化该剂量仪提供了参考,以最终满足JJG 1009-2016技术规范的要求。该剂量仪具备瞬时剂量、累积剂量和脉冲计数显示以及报警阈值设置、声光振动报警等功能,在设计特点上突出便携式、低功耗和续航久的特点。

钼靶X射线空气比释动能的国际关键比对

为支撑国内乳腺诊断X射线空气比释动能的量值溯源体系,中国计量科学研究院完成了钼靶X射线空气比释动能率的量值复现,其量值复现不确定度为0.3%,并于2018年与国际计量局完成了BIPM.RI(I)-K7关键比对工作,两机构对相同2个传递电离室的校准因子偏差小于0.04%,比对结果合成不确定度为0.28%,比对结果进入国际计量局关键比对数据库(KCDB),实现了国际互认。

HXCF测量医用辐射模体的质量衰减系数

质量衰减系数是X射线分析中的1个重要物理量,是目前最常用的辐射特性表征参数。硬X射线地面标定装置(hard X-ray calibration facility,HXCF)能为质量衰减系数的测量提供“单能、窄束”的实验条件,是研究质量衰减系数的理想装置。实验利用硬X射线地面标定装置,在40~80 keV能量范围内测定聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene,PTFE)和有机玻璃(Polymethyl methacrylate,PMMA)2种医用模体材料的质量衰减系数,并将测量得到的质量衰减系数与NIST数据库中的参考值进行对比,分析实验值与理论值的相对偏差。结果表明,2种材料的质量衰减系数曲线与理论值的变化趋势是一致的。其中,PTFE的测量值与理论值的最大相对偏差为5.274%@47 keV,PMMA的测量值与理论值的最大相对偏差为6.303%@51 keV。

高剂量率^(192)Irγ射线参考辐射场的搭建

为完成高剂量率^(192)Ir放射源参考空气比释动能率的绝对测量工作,设计了专用的辐照器及定位装置,利用医用高剂量率近距离治疗机搭建了准直的参考辐射场。参考ISO 4037等相关标准,对参考辐射场的散射、辐射野、半值层、有效能量等相关参数进行了测量和研究。结果显示,在辐射场多个位置,环境散射份额小于主射束的0.003%;在距离放射源1.4 m的位置,辐射野直径为98 mm,尺寸大于基准石墨空腔电离室;半值层测量结果为8.224 mm(Cu),有效能量为402.8 keV,利用HPGe探测器测量的^(192)Ir能谱与模拟谱契合度良好。各项参数均满足了^(192)Ir近距离治疗源参考空气比释动能率的量值复现要求,为其绝对测量与国际比对工作打下基础。

平面型CdZnTe探测器的能谱特性模拟

CdZnTe(CZT)探测器是一种高原子序数的化合物半导体探测器,具有体积小、探测效率高、可在常温环境使用等特点,广泛应用于X、γ射线探测领域。为了更好地研究CZT探测器能谱特性的影响因素,通过Geant4软件建立探测器几何模型,模拟计算CZT晶体的本征探测效率和吸收率;根据Hecht公式计算电荷收集效率,通过收集晶体中的沉积能量和位置信息得到γ射线能谱;通过分析晶体的物理特性,探索其对探测器性能的影响。模拟计算结果表明:电荷收集不完整是影响探测器能谱性能的重要因素,当能量低于50 keV时,γ射线谱基本不受空穴尾迹的影响,而能量在50~100 keV的γ射线能谱受空穴尾迹的影响较为明显,高于100 keV的γ射线能谱受空穴尾迹的影响逐渐加重。通过增加偏压的方式可以降低空穴尾迹对能谱的影响,同时偏压的增加会使峰位产生偏移,偏移程度受最大电荷收集效率的影响。

正比计数器探测效率的蒙卡模拟及测量研究

正比计数器是一款广泛应用于低能光子测量领域的气体探测器。为进一步研究正比计数器的辐射探测特性,利用Geant4程序模拟了正比计数器在2~90 keV能量段低能光子的探测效率,并利用正比计数器对标准放射源129 I、152 Eu和241 Am进行能谱测量,得到能量刻度曲线和探测效率。探测效率的实验测量结果与模拟结果最大偏差为2.29%,符合较好,验证了模拟能量段29.67~59.54 keV探测效率的准确性。结果表明利用Geant4建立的正比计数器模型与实际情况相吻合,为后续使用Geant4研究正比计数器辐射特性提供了依据。

基于新工科的计算机辅助设计课程教学改革研究

针对材料类学生欠缺机械基础的现状,对计算机辅助设计类课程在教学内容、教学设计、教学方案、考核方式等方面进行改革,通过建设慕课资源,以线上线下的授课方式、项目式驱动教学方式,对学生的继续学习能力、软件操作能力、协作交流能力等进行培养,并取得良好的教学效果。

澳科一号卫星太阳X射线探测器探测效率标定研究

太阳X射线探测器(Solar X-ray Detector,SXD)是“澳科一号”卫星B星(Macao Science Satellite-1B,MSS-1B)的主要载荷,包括软X射线探测单元(Soft X-ray Detection Unit,SXDU)和硬X射线探测单元(Hard X-ray Detection Unit,HXDU)两部分,采用硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)和碲锌镉探测器(Cadmium Zinc Telluride,CZT)双通道设计。太阳X射线探测器通过同时观测太阳精确的能量谱和强度信息,量化太阳耀斑的水平并研究其演化过程和机理等科学问题。为了实现从观测数据到真实太阳X射线数据的反演,需要对SDD和CZT的探测效率进行标定。利用蒙特卡罗程序MCNP5对SDD和CZT探测效率进行了模拟计算,并在单能X射线地面标定装置上开展了软、硬X射线探测效率标定实验。结果表明:SDD和CZT探测效率的实验结果与模拟预期结果吻合较好,其中,SDD-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过3.59%@16 keV,CZT-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过9.54%@120 keV。单能X射线流强测量的相对扩展不确定度为3.8%(k=2),太阳X射线探测器探测效率模拟结果的不确定度为0.12%。这项研究为“澳科一号”卫星的太阳X射线探测器提供了数据支撑,并对后续其他天文卫星的同类探测器标定提供指导和参考。

基于正比计数器的低能X射线空气比释动能测量研究

为准确测量低能低剂量率X射线,依托10~60 kV X射线光机,在低空气比释动能系列辐射质基础上,通过继续添加附加过滤的方式,建立了7个参考辐射质。运用蒙特卡罗模拟程序得到各辐射质的能谱,并计算其半值层和平均能量。采用正比计数器完成能谱的测量,模拟能谱与实测能谱的平均能量相对偏差不超过6%。利用PTW34047电离室通过逐级替代法完成空气比释动能率的测量,对正比计数器进行校准测量,得到能谱-剂量转换函数。最后对能谱-剂量转换函数进行验证,与电离室法得到的结果偏差不超过3.8%;采用AT1123巡测仪验证,其相对偏差在9%以内。

低能X射线基准辐射装置的建立

建立了低能X射线基准辐射装置。在离辐射源1m处得到非均匀性〈1％的辐射野直径〉40mm，建立了5个CCRI推荐的低能X射线标准辐射质，研究低能X射线衰减规律，测定了半值层和同质系数。该装置的建立为低能X射线空气比释动能量值复现、完成2010年亚太地区APMP．RI（I）-K2国际关键比对、建立低能X射线空气比释动能基准、解决辐射剂量仪表量值溯源奠定了基础。

介入法测量工业X射线光机管电压的研究

建立了基于分压箱介入法测量工业x射线光机管电压的方法，测量了工业X射线光机MGl65的管电压。结果显示管电压纹波小于4％，其中35kV以上，纹波小于1％；7．5-150kV范围内平均管电压与标称值偏差小于1．8％，多次测量管电压重复性好于0．01％，测试重新出束和开机条件下的管电压重复性，结果好于0．02％，达到了低能x射线空气比释动能国家基准量值复现、量值传递和国际比对的要求。

中能X射线标准辐射场的初步研究

采用石墨空腔电离室NE2561测量了中能X射线标准辐射场各点的剂量率,结果显示在非均匀性不大于1%的条件下,离X射线管焦斑1 200 mm处得到直径约为45 mm的均匀场。采用内插法测量80 kV能量点过滤X射线参考辐射束的第一半值层和第二半值层。结果显示辐射场均匀性和辐射质均符合ISO 4037的要求。

蒙特卡罗模拟计算中能X射线自由空气电离室电子损失修正因子

采用蒙特卡罗模拟方法计算了中能X射线自由空气电离室在入射不同能量光子时的电子损失修正因子。根据此结果，获得中能X射线基准电离室在5个辐射束规范下的电子损失修正因子，为中能X射线空气比释动能的绝对测量和国际比对提供了重要数据。

镁合金点焊焊接裂纹分析

采用点焊机焊接AZ91D镁合金,分析了焊接裂纹产生的机理和影响因素。由于镁合金热脆性区间较大、热导性好,容易产生焊接热裂纹。而且熔核和热影响区都可能产生焊接热裂纹。裂纹沿晶界开裂,为结晶裂纹。焊接热输入越大,热影响区产生裂纹的敏感性越大;偏析越严重,熔核产生裂纹的可能性越大。熔核中的裂纹一般产生于结晶的固-液阶段。