同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度

利用上海同步辐射光源BL13W1光束线开展了闪烁体探测器的灵敏度标定方法的研究。对光源的高次谐波以及闪烁体探测器的工作线性动态范围进行了实验研究,在此基础上建立了一种新的同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度的方法。通过对实验结果的理论拟合,得到与放射源方法相符合的灵敏度数据,验证了方法的准确性,提高了标定数据的精度。     

利用γ-γ符合测量~(60)Co放射源活度

利用NaI(Tl)闪烁探测器测量了60 Co的γ能谱,根据测量的1.173 MeV和1.332 MeV射线的峰面积以及它们符合峰的峰面积,得到了放射源的活度,与实际的源活度偏差为(6.64±0.40)%.说明用此种办法可以测量放射源的活度.     

碘化钠NaI(Tl)单晶闪烁探测器的应用

碘化钠NaI(Tl)单晶闪烁探测器由射线探测器、计算机多道、高压电源及线性放大器、计算机多道脉冲幅度分析器等部分组成。当放射源发出的γ射线进入闪烁体时,γ光子即与闪烁体中的原子、分子及晶体系统发生相互作用(如光电效应,康普顿散射和电子对效应等)。     

1～1000keV能区X射线闪烁探测器灵敏度的标定

本文介绍利用六种标准X光同位素源和亚千电子伏X光源，采用直流法对XP 1110(或XP1115)光电倍增管与NaI(T1)闪烁体装配成的闪烁探测器在1～1000keV能区范围内的灵敏度进行标定，给出了在三种不同的高压下，不同厚度的新旧两种NaI晶体配制：XP1110或XP1115闪烁探测器的标定结果，且给出了这些结果的灵敏度曲线。文章对利用质子激发铝靶国内首次产生的1.5keV的X光作为光源对该闪烁探测器低能道的灵敏度标定，作了简要介绍。文章还对用氮灯作为光源模拟激光打靶对该探测器的幅值线性和积分线性进行了探讨。     

工业CT光电二极管探测器灵敏度

在工业CT系统设计过程中,射线能量选择、探测器结构设计、射线源和探测器匹配等方面都涉及探测器灵敏度问题。研究了影响工业CT光电二极管探测器灵敏度的几个主要因素及其定量关系。首先分析了灵敏度的几个主要影响因素:能量沉积率、绝对闪烁效率、光收集效率、光电转换效率。然后采用蒙特卡罗方法仿真得到闪烁体的能量沉积率、光收集效率,计算了CsI(Tl)闪烁体的荧光转换效率及光电二极管的光电转换效率,定义了闪烁体与光电二极管的匹配度的概念。最后得出具有普遍意义的探测器灵敏度的表达式,理论计算值与实际测量结果最大相差20.4%,实验验证了该灵敏度计算方法的有效性和正确性。     

电流型探测器单粒子灵敏度标定的原理及应用

 采用电荷模数转换记录单个脉冲电荷的方法，标定了单能射线在电流型闪烁探测器中产生的平均电流，从而得到其灵敏度。标定结果与传统的电流法在±8%的范围内一致。该标定方法准确度高，扣除本底容易，对标定源的强度要求也大大降低。加上飞行时间法，还可对粒子进行甄别，能在中子-γ射线混合场中将中子和γ射线的电荷贡献分开，得到探测器对每种射线单独的灵敏度。该方法适用于在单个脉冲电荷信噪比较高的场合下标定脉冲电流型探测器。     

Be(d,n)反应中子源能谱测量及应用

 利用中子飞行时间技术和BC501A液体闪烁探测器的粒子分辨特性,测量了0°方向、20 MeV氘束轰击厚金属铍靶反应产生的中子源能谱,测量的中子能谱范围为0.7～25.0 MeV。在60°方向放置芪晶体闪烁探测器,由刻度好的BC501A液体闪烁探测器归一校正后,用于中子源强度监测。利用Be(d, n) 反应中子源,采用单粒子灵敏度标定方法,实验标定了0.75~15.75 MeV能量范围内的薄膜闪烁探测器中子能量响应曲线,实验结果与蒙特卡罗模拟计算结果在8%的不确定度范围内一致。     

锌铊共掺碘化钠晶体的生长及闪烁性能

采用坩埚下降法生长了NaI∶Zn(0,0.05%,0.08%,0.4%),Tl(0.18%)晶体。对晶体样品进行了X射线粉末衍射、电感耦合等离子体发射光谱以及紫外可见近红外透射光谱测试。结果表明,生长的晶体具有单一的物相,Zn和Tl离子掺杂并没有改变NaI的晶体结构;随着Zn掺杂浓度的增加,晶体内的Zn2+离子浓度增加、Tl+离子浓度下降;晶体透过率随Zn掺杂浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,Zn掺杂浓度为0.08%时,样品的透过率最高,且所有样品在350～700 nm波段的透过率均高于70%。经过切割、打磨、抛光、封装等工序将NaI∶Zn,Tl晶体封装成辐射探测元件。闪烁性能测试结果表明,在137Cs放射源激发下,Zn掺量为0.05%、0.08%时的NaI∶Zn,Tl晶体的能量分辨率≤6.80%,光输出相对于NaI∶Tl晶体增加6%～10%,这有利于NaI晶体在高能粒子探测领域的进一步应用。     

HT-6B托卡马克装置上的硬X射线起伏测量

用NaI(Tl)晶体闪烁探测器和金硅面垒型半导体探测器,在HT-6B托卡马克装置上对X射线起伏进行了相关测量。观测了硬X射线发射和起伏锯齿波形。实验证实:在2—25kHz频区内的硬X射线起伏也是MHD扰动所致。 关键词：     

液体闪烁体探测器测量皮秒激光脉冲中子源能谱

在星光Ⅲ实验装置上开展皮秒激光脉冲中子源实验,使用液体闪烁体探测器测得较好的中子信号,利用飞行时间法获得中子的能量/时间分布,通过示波器电压时间积分与阻抗之比得到不同能量段的电荷值。建立液体闪烁体探测器Geant4计算模型,通过实际打靶情况与标定情况下液体闪烁体探测器出光口收集到的可见光光子数之比,结合标定的灵敏度数据,获得液体闪烁体探测器对不同能量中子的灵敏度。计算得到源发射的中子能谱,能量在1 MeV以上的液体闪烁体探测器方向测得的中子产额为1.04108 sr-1。     

A self consistent normalized calibration protocol for three dimensional magnetic resonance gel dosimetry

In a clinical setting, mixed and inconsistent results have been reported using Magnetic Resonance Relaxation imaging of irradiated aqueous polymeric gels as a three-dimensional dosimeter, for dose verification of conformal radiation therapy. The problems are attributed to the difficulty of identifying an accurate dose calibration protocol for each delivered gel at the radiation site in a clinical setting. While careful calibration is done at the gel manufacturing site in a controlled laboratory setting, there is no guarantee that the dose sensitivity of the gels remains invariant upon delivery, irradiation, magnetic resonance imaging and storage at the clinical site. In this study, we have compared three different dose calibration protocols on aqueous polymeric gels for a variety of irradiation scenarios done in a clinical setting. After acquiring the three-dimensional proton relaxation maps of the irradiated gels, the dose distributions were generated using the off-site manufacturer provided calibration curve (Cal-1), the on-site external tube gel calibration (Cal-2) and the new on-site internal normalized gel calibration (Cal-3) protocols. These experimental dose distributions were compared with the theoretical dose distributions generated by treatment-planning systems. We observed that the experimental dose distributions generated from the Cal-1 and Cal-2 protocols were off by 10% to 40% and up to 200% above the predicted maximum dose, respectively. On the other hand, the experimental dose distributions generated from the Cal-3 protocol matched reasonably well with the theoretical dose distributions to within 10% difference. Our result suggests that an independent on-site normalized internal calibration must be performed for each batch of gel dosimeters at the time of MR relaxation imaging in order to account for the variations in dose sensitivity caused by various uncontrollable conditions in a clinical setting such as oxygen contamination, temperature changes and shelf life of the delivered gel between manufacturing and MR acquisitions.     

光纤Bragg光栅倾角传感器的标定与不确定度分析

实现光纤Bragg光栅倾角传感器的静态的测试和性能分析。设计了一种量程为5°的倾角传感器标定装置,对其进行校准实验。通过对光纤光栅解调仪的中心波长差和标定装置产生的倾角值进行最小二乘法拟合,求出静态标定系数,并对倾角传感器标定装置的不同不确定度分量进行分析以求出合成不确定度。实验结果表明,光纤传感器的灵敏度为0.17343nm/(°),线性度为99.993%,重复性误差为0.0552%,标定装置的合成不确定度为8.606×10-2°。     

火焰原子吸收法鼠肺组织总钙

本经十二烷箕硫酸钠，十二烷基二甲基苄基溴化铵和壬基酚基聚氧乙烯醚复配而成的混合微乳液体系对鼠肺组织进行浸取前处理，用火焰原子吸收法测定了其中的钙含量。用混合微乳淮法与溶液法进行了一系列对照试验，结果表明：在灵敏度、精密度、选择性、工作曲线线性方面均优于后。检出限为１．９２ｎｇ·ｃｍ＾－３，相对标准偏差为１．９２％（ｎ＝１０），工作曲线线性范围０￣２０μｇ·ｃｍ＾－３，线性回归系数ｒ＝０．９９９     

敦煌辐射校正场反射辐射偏振特性研究

卫星遥感器辐射校正场的地表反射辐射测量(例如地表反射率、地表辐亮度等)对卫星遥感器的在轨定标至关重要。由于地物光谱仪自身具有一定的偏振敏感性, 场地反射辐射的偏振特性将会引入偏振测量误差。采用基于偏振成像仪和塔吊的非定点测量方式以及基于偏振光谱仪和BRDF测量架的定点测量方式, 测量了敦煌场490 nm和670 nm波段场地反射辐射的多角度偏振分布和局地偏振均匀性。试验结果表明, 敦煌辐射校正场的反射辐射具有一定的偏振特性。偏振特性和波段有关, 490 nm波段偏振度明显大于670 nm波段。490 nm和670 nm波段的多角度偏振分布关于太阳主平面对称。在太阳主平面内, 前向散射区偏振度大于后向散射区, 并随天顶角变大而变大。两种测量方式获得了一致的偏振特性分布规律。获得了直径100 m区域的场地反射辐射局部均匀性, 均匀性在6%左右。研究场地反射辐射的偏振特性对于场地辐射探测方案的改进以及辐射测量精度的提高具有重要意义。     

可见光光电成像系统整机综合参数校准技术研究

为了准确、客观地评价可见光光电成像系统整机性能参数,研制了可见光光电成像系统整机综合参数校准装置。装置由积分球光源系统、标准测试卡、光学准直系统、支撑调整台、视频数据采集模块和综合处理软件等几部分组成,主要完成系统分辨力、调制传递函数（MTF）、对比度、噪声功率谱、噪声等效亮度、灵敏度等性能参数的测量。针对某型号可见光电视产品,验证了装置的有效性,给出了综合参数的测量结果,其截止频率为39.4 mm-1,对比度为76.5％,均方根噪声电压为2.14 mV,噪声等效亮度(NEL)为0.045 5 cd/m2,信号传递函数对应的灵敏度为47 mV（cd/m2)-1。最后,分别采用照度计和标准视频发生器对装置进行了标定,其积分球光源出口亮度和信号采集系统输出电压最大相对测量误差分别为-2.3％及1％。     

木材种类的近红外光谱和模式识别

木材的种类识别是木材加工和贸易的一个重要环节,传统的木材种类识别方法主要有显微检测法和木材纹理识别法,其操作繁琐,耗时长,成本高,不能满足当前需求。本研究利用木材的近红外光谱(NIRS)结合模式识别方法,以期实现木材种类的快速准确识别。采用近红外光谱结合主成分分析法(PCA)、偏最小二乘判别分析法(PLSDA)和簇类独立软模式法(SIMCA)三种模式识别对58种木材进行种类鉴别研究;5点平滑、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、Savitzky-Golay一阶导数(SG 1st-Der)和小波导数(WD)五种光谱预处理方法用于木材光谱的预处理;校正集和测试集样品的正确识别率(CRR)用于模型的评价。采用PCA方法,通过样品的前三个主成分空间分布图分辨木材种类的聚类情况。在建立PLSDA模型,原始光谱的正确识别率最高,分别为88.2%和88.2%;5点平滑处理的光谱校正集和测试集的CRR分别为88.1%和88.2%;SNV处理的光谱校正集和测试集的CRR分别为84.4%和84.5%;MSC处理的光谱校正集和测试集的CRR分别为83.1%和84.2%;SG 1st-Der处理的光谱校正集和测试集的CRR分别为81.8%和82.7%;WD(小波基为“Haar”,分解尺度为80)处理的光谱校正集和测试集的CRR分别为87.3%和87.2%。可知,在PLSDA模型中,木材光谱未经预处理种类识别效果最后好。在建立SIMCA模型过程中,原始光谱的校正集和测试集的CRR分别为99.7%和99.4%;5点平滑处理的光谱校正集和测试集的CRR分别为100%和100%;SNV处理的光谱校正集和测试集的CRR分别为99.5%和99.1%;MSC处理的光谱校正集和测试集的CRR分别为99.0%和98.4%;SG 1st-Der的光谱校正集和测试集的CRR分别为81.8%和82.7%;WD处理的光谱校正集和测试集的CRR分别为100%和100%。可知,在SIMCA模型中,木材光谱经平滑和小波导数处理后的识别效果最好,且光谱的校正集和测试集CRR都为100%。采用三种模式结合五种不同的预处理方法对木材近红外光谱进行定性建模识别时,由于木材样本属性复杂,主成分分布图相互交织,PCA无法识别出58种木材;原始光谱的PLSDA模型可以得到较好的判别模型,但校正集和测试集的CRR只有88.2%和88.2%;木材光谱经过5点平滑或WD预处理后的SIMCA模型可达到最好的识别效果,校正集和测试集的CRR均为100%,且WD-SIMCA模型因子数比5点平滑SIMCA模型小,模型更为简化,故WD-SIMCA为58种木材种类识别的最优模型。研究表明光谱预处理方法可以有效的提高木材种类识别精度,有监督模式识别方法SIMCA可以用来建立有效的木材识别模型,近红外光谱结合模式识别可以为木材种类的识别提供一种快速简便的分析方法。     

拉曼激光雷达探测低对流层大气二氧化碳分布

介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所研制成功的我国第一台测量低对流层大气CO2时空分布的拉曼激光雷达系统,选用波长355nm的紫外激光作为光源,利用光子计数卡双通道采集大气中N2和CO2的拉曼后向散射信号。详细分析了拉曼激光雷达系统的定标方法,提出采用Li7500型H2O/CO2分析仪与拉曼激光雷达系统进行对比与标定,结果显示激光雷达与CO2分析仪数据变化趋势一致性较好,激光雷达具有很高的探测灵敏度与准确性,通过线性拟合水平方向标定误差小于0.2%,垂直方向小于1.4%。由标定关系反演出大气中CO2的时空分布,给出了合肥西郊低对流层大气CO2水平方向0～2.0km与垂直方向0～2.5km分布的典型测量结果。     

T1 measurements incorporating flip angle calibration and correction in vivo

In this work, we propose a variable FA method that combines in vivo flip angle (FA) calibration and correction with a short TR variable FA approach for a fast and accurate T(1) mapping. The precision T(1)s measured across a uniform milk phantom is estimated to be 2.65% using the conventional (slow) inversion recovery (IR) method and 28.5% for the variable FA method without FA correction, and 2.2% when FA correction is included. These results demonstrate that the sensitivity of the variable FA method to RF nonuniformities can be dramatically reduced when these nonuniformities are directly measured and corrected. The acquisition time for this approach decreases to 10 min from 85 min for the conventional IR method. In addition, we report that the averaged T(1)s measured from five normal subjects are 900 +/- 3 ms, 1337 +/- 8 ms and 2180 +/- 25 ms in white matter (WM), gray matter (GM) and cerebral spinal fluid (CSF) using the variable flip angle method with FA correction at 3 T, respectively. These results are consistent with previously reported values obtained with much longer acquisition times. The method reduces the total scan time for whole brain T(1) mapping, including FA measurement and calibration, to approximately 6 min. The novelty of this method lies in the in vivo calibration and the correction of the FAs, thereby allowing a rapid and accurate T(1) mapping at high field for many applications.     

高稳定度可见/短波红外在轨相对定标监测系统关键技术研究

针对高稳定度遥感器在轨相对定标监测系统关键技术进行研究,阐述了工作原理和关键技术。研制了基于可见/短波红外双波段陷阱结构的高稳定度定标探测器组件,通过选择高灵敏度单元可见和短波红外光电探测器,一方面使探测器组件工作在线性更好、暗电流更低的零偏置光伏电路模式,另一方面使探测器组合成为复合型陷阱光机探测模式,并在模拟前放电路和数据采集环节进行了关键参数设计,完成了星载定标辐射源输出辐射的高稳定度相对定标监测系统设计。通过实验室内积分球以及国家计量技术机构提供的标准灯的辐射测试结果表明,系统获取的码值相对标准方差达到0.030%～0.046%(可见通道)和0.040%～0.059%(短波红外通道),实现了相对定标系统的高稳定度监测,为未来遥感器在轨相对定标提供一种优良的解决方案。     

Determination of Cr in water solution by laser-induced breakdown spectroscopy with different univariate calibration models

In order to prove the feasibility of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) in measuring toxic metals Cr in water solution, a series of potassium bichromate standard solutions were prepared in the lab. The characteristic line intensity of Cromium (Cr) element at 357.87, 359.35, 360.53, 425.43, 427.48, and 428.97 nm was taken to build up the correlation with concentration. The indexes of relative standard deviation, intercept, slope, R ² (coefficient of determination), and root mean square error of calibration were selected to verify the precision and accuracy of models. The comprehensive results showed that the 425.43 nm line had better superiority than other lines. And the detection limit of 6 ug/ml and repeatability of 3 % are reported. To improve the model accuracy further, the intensity ratio of single 425.43 nm line to the whole spectrum was extracted. And a linear relationship between the intensity ratio and the element Cr concentration was constructed. The results demonstrated the intensity ratio calibration had better accuracy than single line calibration, especially after smoothing. To verify the accuracy of prediction, the 100 ug/ml concentration sample was used as prediction sample. The relative error values are 13.2, 11.7, and 10.8 % for single line calibration, intensity ratio calibration with raw data, and by use of smooth processing data, respectively. The results further indicated that the intensity ratio calibration improved the accuracy of measurement than single line calibration. It is worth mentioning that the application of LIBS aiming the direct analysis of heavy metals in water is a great challenge that still needs efforts for its development and validation.