K熒光X射線輻射裝置的建立與研究

發(fā)布時間：2020-11-19 00:55

　　隨著核能和核技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展,輻射防護監(jiān)測和能譜測量用儀器儀表性能不斷提升,對相應(yīng)的儀表校準(zhǔn)提出了更高的要求。8keV-100keV能量范圍內(nèi)的光子參考輻射中,熒光X射線參考輻射具單色性好、劑量率高、能量點多等特性,在輻射劑量儀器儀表能量響應(yīng)以及低能段的核輻射探測器能量刻度等工作中得到廣泛使用。另外,在以輻射防護實用量為基礎(chǔ)的儀表校準(zhǔn)中,需要獲得包括熒光參考輻射在內(nèi)的很多信息,包括參考輻射場的大小,劑量率的分布,熒光純度以及管電壓、電流的影響等基本參數(shù)。熒光X射線參考輻射是以通過初級射線激發(fā)特定的輻射體材料,產(chǎn)生包括K、L系在內(nèi)的一系列特征X射線。以K吸收體材料的衰減系數(shù)介于輻射體產(chǎn)生的Kα和Kβ線之間,吸收全部的L、Kβ線并減小相對于Kα線的強度,進而獲得高純度的Kα熒光X射線。通常要求輻射體的熒光產(chǎn)額和純度都盡可能的高。熒光輻射的質(zhì)量主要取決于三個因素:初級輻射源X射線的管電壓,輻射體、次級過濾的材料以及厚度。本課題主要針對的是低能光子,結(jié)合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO-4037的要求,建立基于熒光的低能光子參考輻射場。本文對以下五個方面的內(nèi)容進行了詳細的研究介紹:1、蒙特卡羅模擬輻射質(zhì)產(chǎn)生的熒光參考輻射場的初級注量能譜、散射比、輻射束半徑;熒光產(chǎn)額隨輻射體厚度變化。2、模擬加入次級過濾的次級注量能譜,輻射野的分布,計算出最佳的熒光純度;輻射體表面熒光分布情況,驗證了熒光發(fā)生裝置的作用。3、初級過濾、初級光闌、輻射體、次級過濾、次級光闌、收集器和屏蔽箱體等熒光器件組成的熒光發(fā)生裝置的研究建立過程;4、低能高純鍺測量各輻射質(zhì)初級、次級能譜與模擬譜比對驗證了蒙特卡羅模型的正確性,利用ROOT程序擬合能譜確定能量點和能量分辨率。5矩陣電離室找出熒光參考輻射場的中心點,Raysafe X2測量輻射場的均勻性、輻射束半徑與MC比對結(jié)果一致;自主研發(fā)GEM探測器測量熒光輻射場的光斑,指型電離室測量驗證X射線光機電壓、電流對輻射場的影響。以上工作取得如下技術(shù)成果:1、通過蒙特卡羅程序MCNP的模擬,解決了理論上無法計算出輻射體、次級過濾最佳厚度值問題。2模擬計算出裝置散射輻射的貢獻僅占熒光輻射的0.05%,參考輻射場30cm、50cm處熒光輻射場直徑為11cm、19cm,實現(xiàn)的單能的熒光純度可達94%以上。3、實現(xiàn)了七組輻射質(zhì)的單能參考輻射場,實驗測量輻射場的能譜、穩(wěn)定性、輻射束、光斑大小,為低能核輻射探測器、劑量儀器儀表等提供了計量保障。
【學(xué)位單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TL81
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章引言
    1.1 課題背景
        1.1.1 放射性同位素源
        1.1.2 同步輻射源
        1.1.3 布拉格衍射單能輻射源
        1.1.4 K熒光參考輻射源
    1.2 研究意義
        1.2.1 為低能輻射劑量儀器儀表提供計量保障
        1.2.2 解決低能核輻射探測器量值溯源問題
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動向
    1.4 研究內(nèi)容
        1.4.1 熒光理論分析以及蒙特卡羅MCNP5模擬
        1.4.2 裝置設(shè)計與實驗測量
第2章蒙特卡羅模擬熒光裝置
    2.1 K熒光輻射源產(chǎn)生原理
    2.2 輻射體熒光產(chǎn)額
        2.2.1 K熒光產(chǎn)額
    2.3 MC程序介紹
    2.4 熒光發(fā)生裝置建立
        2.4.1 K熒光初級注量能譜
        2.4.2 K熒光散射比
        2.4.3 K熒光輻射束半徑
        2.4.4 K熒光產(chǎn)額隨輻射體厚度變化
    2.5 輻射體表面熒光分布
    2.6 輻射野分布
    2.7 熒光純度模擬
        2.7.1 K熒光次級注量能譜
        2.7.2 熒光純度計算
    2.8 MC屏蔽箱體設(shè)計
第3章 K熒光X射線輻射裝置的建立
    3.1 Ｋ熒光X射線輻射裝置
        3.1.1 初級輻射源
        3.1.2 初級過濾器
        3.1.3 初級光闌
        3.1.4 次級光闌
        3.1.5 熒光輻射體
        3.1.6 次級過濾
        3.1.7 收集器
    3.2 熒光發(fā)生裝置
    3.3 導(dǎo)軌測量系統(tǒng)
    3.4 裝置監(jiān)控系統(tǒng)
    3.5 電源切換裝置及報警系統(tǒng)
    3.6 輻射體/次級過濾器制作
        3.6.1 顆�；衔锏闹谱�
        3.6.2 金屬的制作
第4章熒光能譜的測量與計算
    4.1 脈沖高度譜測量裝置
        4.1.1 屏蔽準(zhǔn)直器
        4.1.2 多道分析器及譜分析軟件
        4.1.3 低能高純鍺探測器
    4.2 探測器能量刻度
    4.3 探測器效率模擬
        4.3.1 探測器CT成像
        4.3.2 探測效率MC模擬
    4.4 熒光能譜測量
    4.5 ROOT雙高斯擬合能譜
第5章熒光輻射技術(shù)指標(biāo)測量
    5.1 矩陣電離室定中心點
    5.2 Raysafe X2測量
        5.2.1 Raysafe X2
        5.2.2 輻射束均勻性測量
        5.2.3 輻射束半徑測量
    5.3 GEM探測器測量光斑
        5.3.1 GEM探測器結(jié)構(gòu)
        5.3.2 GEM探測器測試
        5.3.3 GEM測量熒光
    5.4 X光機輸出對穩(wěn)定性影響
結(jié)論
致謝
參考文獻
攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果

【參考文獻】

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本文編號：2889459

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