利用数字化仪实现放射性气体^(85)Kr核素活度浓度的绝对测量

基于中国计量科学研究院建立的长度补偿法充气正比计数器绝对测量系统,利用CAEN公司开发的DT5730型数字化仪替代多套传统模拟电子学插件,并通过数字化仪对β信号进行采集、重建和数据离线分析,开展^(85)Kr放射性惰性气体活度浓度的绝对测量。实验研究了各种条件的影响,通过对正比计数器端效应、正比计数器壁效应、本底、噪声、死时间漏计数和阈值以下计数进行修正,最终得到^(85)Kr活度浓度绝对测量结果。在相同阈值、主放大倍数100倍、气压50.5 kPa,工作电压1675 V和1700 V的条件下,数字化仪测量和电子学插件测量^(85)Kr放射性活度浓度的相对偏差分别为0.83%和0.74%。测量结果在不确定度范围内一致,证明数字化仪可有效替代传统电子学插件实现放射性惰性气体^(85)Kr活度浓度的绝对测量。

水量热法^(60)Coγ射线水吸收剂量的绝对测量

目前国内大多数放射治疗剂量只能溯源到^(60)Co γ射线空气比释动能,与溯源至空气比释动能相比,将放射治疗剂量直接溯源至水吸收剂量的不确定度要小很多。为了解决^(60)Co γ射线水吸收剂量量值溯源与传递问题,进一步提升^(60)Co γ射线水吸收剂量的量值溯源与传递能力,中国测试技术研究院(National Institute of Measurement and Testing Technology,NIMTT)采用水量热法建立了^(60)Co γ射线水吸收剂量绝对测量装置,实现了水吸收剂量的绝对测量,复现了^(60)Co γ射线水吸收剂量,其量值复现的相对标准不确定度为0.45%。为了进一步验证^(60)Co γ射线水吸收剂量复现结果的准确性与一致性,将NIMTT实验室与加拿大国家研究委员会(National Research Council,NRC)实验室的复现结果进行了实验室之间的比对,结果在相对标准不确定度0.71%以内呈现一致性,归一化误差En值为-0.45。表明NIMTT具有^(60)Co γ射线水吸收剂量量值溯源与传递的能力,本研究结果也为^(60)Co γ射线吸收剂量的绝对测量提供了参考。

多种水等效材料的医用电子束修正因子研究

针对水等效材料在医用电子束剂量测量中修正因子的测量和使用问题,通过扫描医用电子束在水中和水等效材料中的百分深度剂量(percentage depth dose,PDD)曲线,计算获得深度缩放因子c_(pl)、注量缩放因子h_(pl)及总修正因子k_(pl)的实验值。结果表明,通过c_(pl)和h_(pl)组合或仅使用k_(pl)均可将水等效材料测量结果转换为水吸收剂量。比较PDD曲线表明,在10~20 MeV电子能量下3种水等效材料通过c_(pl)-h_(pl)修正后的R_(50),较水中测量最大偏差分别为0.19%、0.28%、0.22%;经k_(pl)修正得到的R_(50),较水中测量最大偏差分别为0.23%、0.29%、0.18%。结论:研究提供了多种材料c_(pl)-h_(pl)、k_(pl)的实验值,可方便用户快速完成电子束水吸收剂量的测量,相比于c_(pl)-h_(pl),使用k_(pl)更加简单高效。

全国标准级测氡仪的统一校准及低浓度测量比对

为了提升国内氡计量能力,组织了全国11家已建标实验室的标准级测氡仪开展统一校准。在校准的基础上,开展了低浓度测量比对,分析参比实验室在低浓度水平处进行量值传递的可行性。统一校准在700~3000 Bq/m^(3)氡浓度量级进行,氡浓度参考值可溯源至氡活度基准装置,不确定度为1.6%(k=2)。各标准级测氡仪的体积活度响应范围为0.93~1.02,不确定度范围为2.2%~3.6%(k=2)。低浓度比对在100~400 Bq/m^(3)氡浓度量级进行,大部分标准级测氡仪的|E_(n)|值小于1,通过优化量传的策略,标准级测氡仪在100 Bq/m^(3)以上开展量值传递是可行的;但在100 Bq/m^(3)或以下浓度量级开展量值传递,各参比实验室仍需提升测量能力及氡浓度调控能力。

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%。

50~120kV脉冲X射线参考辐射场建立及剂量率测量

为满足国内医疗、安检等脉冲辐射场所对剂量监测仪表准确溯源的需求,基于栅控技术建立满足规范和标准要求的50~120 kV毫秒级脉冲X射线参考辐射场,其脉冲宽度在1~6 300 ms范围内可调。通过对该辐射场的管电压稳定性、剂量线性、重复性、脉冲波形等关键参数进行研究测试,建立脉冲X射线参考波形,并使用30 cm3的圆柱电离室开展脉冲剂量率测量研究。结果表明,管电压预设60 kV时,介入法、非介入法测量管电压的相对偏差均不超过±1.5%;可输出参考波形脉冲的最小脉冲宽度为20 ms,在1 m处95%均匀辐射野直径约为5.5 cm;且N系列、RQR系列辐射质条件下的剂量率范围可分别扩展至0.002~10 mGy/s和0.03~250 mGy/s,可用于防护仪表的量值溯源。

电离辐射剂量监测仪表国际标准的进展

随着辐射防护领域的不断进步,电离辐射剂量仪表相关国际标准也在持续更新迭代,为总结该领域IEC、ISO标准的发展现状,为剂量仪表的生产、选用提供参考,通过调研、比较相关标准的不同版本,梳理了光子、β和中子剂量监测仪表相关IEC、ISO标准的发展概况和最新版本所做的修改与更新,并比较了现行不同标准对于仪表各方面性能要求、规范的差异。可以看出,各监测分类下的国际标准在发展过程中趋于统一,不再按探测器种类等进行划分,且整体应用范围更为广泛,但脉冲辐射剂量仪表相关标准仍有待发展;适用于同一监测分类的不同标准对于仪表的性能要求基本一致,但由于IEC、ISO标准的制定目的、应用场景不同,两者在性能要求、规范上的侧重点会存在差异。

Zn吸收边附近质量衰减系数测量

物质材料的光子质量衰减系数的准确值可为不同领域提供基本数据。由于单能X射线辐射装置能量连续可调、光子数可测,产生的X射线单能窄束,使其成为研究质量衰减系数(μ/ρ)的理想器件。研究了在8~20 keV能量范围内,Zn样品在K吸收边附近(9~11 keV),以0.1 keV步长,基于单能X射线装置的质量衰减系数测量方法,并利用实验得到的测量值与NIST理论值进行比较分析。结果表明,在K吸收边跳跃附近会产生1个最大偏差,偏差在远离吸收边时会减小。实测曲线与NIST-XCOM及NIST-FFAST曲线基本一致,测量值与NIST-XCOM理论值最大偏差不超过10.51%。

抽屉型放射源运输容器辐射漏束预测与屏蔽设计优化研究

目的随着近年来医疗技术水平的提高,可无创无痛进行病变治疗的伽玛刀设备的应用率也提高。其中钴源与圆柱形抽屉组成一体式结构是伽玛刀常用到的一种典型构型,因此设计一种性能可靠且操作便利的抽屉型钴源专运容器具有必要性。该构型容器的抽屉孔道会沿着抽屉径向贯穿容器筒体,导致容器在抽屉两端对应侧出现辐射漏束现象。因此,从设计优化角度解决容器的辐射漏束问题,并分析漏束区域在容器外部的分布特征。方法采用高精度蒙特卡罗计算程序对经典构型的抽屉型容器展开一系列研究,对其主要漏束路径(抽屉孔道与抽屉间的孔道缝隙)进行建模分析。结果分析显示,孔道缝隙的尺寸、孔道缝隙与放射源的距离及放射源的驻留位置对容器外部辐射剂量水平均具有高敏感性影响。结论漏束的剂量率会随着孔道缝隙(10 mm范围内)和源活性区偏离源抽屉中心距离的增大而快速增长,设计单位可参考该结论对容器的屏蔽性能进行优化设计。容器外部的最大漏束影响区向远离抽屉中心的方向偏离,距容器外部越远则偏离越大,容器的操作人员可参考该特性合理规避漏束路径。

医用电子束水吸收剂量测量及其不确定度讨论

目前医用电子束水吸收剂量测量不确定度超过3%,很难满足临床治疗和医用电子加速器辐射源检定规程的要求。中国计量科学研究院采用水量热法开展了电子束辐射剂量学的研究,实现了电子束水吸收剂量绝对测量相对标准不确定度为0.35%,同时也开展了医用电子束的同质溯源工作,总结了电子束水吸收剂量测量的5个方案,相对标准不确定度包含最高的3.7%和最低的1.4%。为方便临床电子束水吸收剂量测量,给出了电离室剂量计选取、送检和使用不同校准系数的注意事项。

生态环境保护中的电磁辐射检测及其防护

在现代社会的快速发展下,日常生活方式、行为方式都在朝向信息化、现代化的方向前进,越来越多新基站建设的同时,人们的环境保护意识也逐渐增强,为了尽可能减少基站电磁辐射对周边环境造成的影响,应当加强环境监测,积极采取多种措施,有效应对电磁辐射问题。鉴于此,笔者就对生态环境保护中的电磁辐射检测及其防护进行了探究,希望能够为相关探究人员以及工作人员提供一些理论性的借鉴与参考。

基于β放射源的组织吸收剂量的量值复现

为实现β射线组织吸收剂量的量值复现,通过实验和模拟计算得到了基于90 Sr/90 Y和85 Kr源的辐射场和外推电离室参数,以及外推电离室相关修正因子,实现了展平过滤条件下组织吸收剂量率的量值复现。为后续参加β射线剂量相关的国际比对,进行β射线个人剂量当量H p(0.07)的量值传递提供基础。

基于γ放射源的便携式照射装置研究

为解决现场校准在线监测用固定式辐射剂量监测仪表时需提供标准辐射场的问题,本研究运用蒙特卡洛模拟方法,设计并建立了基于γ放射源的便携式照射装置,该装置放射源屏蔽切换挡位不少于3个,表面漏射线减小到有用射线束的0.5%,辐射场均匀性优于5%,满足固定式X、γ辐射剂量率仪现场校准工作需要,弥补固定式辐射剂量监测仪表现场量值传递服务能力的短板。

48 keV~1.25 MeV X/γ射线空腔电离室研制及性能测试

防护水平电离室广泛应用于核设施、放射治疗和辐射环境监测等剂量率的测量,为了提高防护水平电离室的国产化水平,设计了测量防护水平剂量率的空腔电离室。通过理论计算、蒙特卡罗模拟对电离室的室壁厚和保护极进行研究。在不同能量辐射场中对电离室性能进行测试,测试结果表明:电离室漏电流绝对值小于5 fA,工作坪区为200~800 V。在N60~N250的X辐射场和^(137)Cs、^(60)Coγ辐射场中对电离室的能量响应进行测试,当剂量率归一化到^(60)Co时,电离室能量响应相对偏差在±5%之内,电离室在半年内的长期稳定性和角响应都优于0.5%。所述电离室能够实现3 mGy/h~30 Gy/h剂量率的测量,且与约定剂量率相对偏差优于±5%。

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。

西门子大孔径CT模拟定位机CT值影响因素及其长期稳定性研究

通过改变西门子CT模拟机电流时间乘积、电压,重建卷积核,研究扫描参数对CIRS-062M模体CT值的影响。回顾分析CIRS-062M模体年质控数据、CTP504模体月质控数据,研究CT值的长期稳定性。结果表明电流时间乘积对CT值几乎无影响,最大变化4.6 HU;电压对CT值影响较大,最大变化达585.3 HU;除Head H31s及Child Head H21s两种卷积核外,其余卷积核对CT值影响轻微;近几年内2种模体的CT值均保持较好的一致性,变化最大为CIRS-062M致密骨插件,最大变化63.3 HU,平均变化(-8.68±17.82)HU。

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。

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。