低能加速器的应用

 加速器是利用电磁场来加速带电粒子的装置,如加速电子、质子、离子等。按能量区分,加速器分成高能加速器、中能加速器和低能加速器。其中能量低于100MeV的小型低能加速器在医学、工业辐照、离子注入及核分析技术等领域均有广泛的应用。一、加速器在医学上的应用1.疾病的诊断传统的XCT是透射型CT,测定的是通过肌体的X射线强度的衰减情况,医生从不同的衰减来分析病变情况。加速器介入医学后,促使了一代能测试脏器功能的新的发射型CT(简称ECT)的问世。     

9MeV电子直线加速器X射线测量

 高能工业CT采用9MeV电子加速器产生轫致辐射，利用高能X射线能够有效地穿透物质以及同物质对射线吸收和散射不同这一原理来检查物体内部缺陷或内部结构。加速器电子束的焦点、X射线的最高能量、X射线剂量及均匀性与工业CT成像的质量和速度密切相关；对探测器的电子线路部分进行的X射线屏蔽关系到探测器的使用寿命。X射线测量结果表明，所用9MeV电子直线加速器满足高能工业CT检测的要求。     

电子束和β射线两用外推电离室

电子束辐照在辐射加工、新材料研制、放射治疗和模拟空间辐射环境的各种科学实验中应用日益广泛.实践表明,在上述应用中,被照物体吸收剂量是决定成功与失败的关键.因此,近年来准确测定电子束在各种材料中的剂量分布已成为迫切需要解决的问题. 由于电子束和β射线在物质中的迁移和能量沉积行为十分复杂,所以至今也难以从理论上给出准确的吸收剂量率随深度变化的统一解析式.目前,各种解析、模拟和半经验的计算电子剂量分布的方法已经产生,但具体给出准确的电子剂量分布仍然要靠实验测定.一般来讲,对不同加速器,即使具有相同的标称能量(加速器…     

低能粒子加速器的辐射场

前言加速器的辐射场主要来源于加速器运行期间产生的次级辐射。不同类型的加速器产生的次级辐射的种类和强度不尽相同。加速器屏蔽设计主要依据其可能产生的最大次级辎射强度。因此屏蔽厚度的确定必须综合考虑加速粒子的种类、能量、束流强度以及靶材料的性质等各种因素。同时还应考虑相邻区域的类型和人口密度,以便使周围群体的集体剂量当量保持在可以合理做到的尽可能低的水平,并保证个人所接受的剂量当量不得超过相应的剂量当量限值。     

强脉冲γ射线能谱测量仪研制北大核心

研制出了一种用于强脉冲γ射线能谱测量的能谱仪,在感应电压叠加器实验平台上,测量了阳极杆箍缩二极管产生的强脉冲γ射线能谱。选择适合强脉冲γ射线测量的Si-PIN探测器阵列和铅过滤片作为测量系统,通过在能谱仪的前部放置不同厚度的铅衰减片,测量了感应电压叠加器的强脉冲γ射线的强度。理论计算了不同能量的光子经过不同厚度的铅衰减片以后在探测器阵列上的能量沉积,得到了探测器的灵敏度曲线。利用探测器上的理论计算的电荷量和实验波形的对应关系,求解了该加速器的能谱。光子的最高能量约为1.44 MeV,平均能量为0.68 MeV,其中能量在0.4-0.8 MeV范围内的光子数最多,占74.3%。     

强脉冲γ射线能谱测量仪研制

研制出了一种用于强脉冲γ射线能谱测量的能谱仪,在感应电压叠加器实验平台上,测量了阳极杆箍缩二极管产生的强脉冲γ射线能谱。选择适合强脉冲γ射线测量的Si-PIN探测器阵列和铅过滤片作为测量系统,通过在能谱仪的前部放置不同厚度的铅衰减片,测量了感应电压叠加器的强脉冲γ射线的强度。理论计算了不同能量的光子经过不同厚度的铅衰减片以后在探测器阵列上的能量沉积,得到了探测器的灵敏度曲线。利用探测器上的理论计算的电荷量和实验波形的对应关系,求解了该加速器的能谱。光子的最高能量约为1.44 MeV,平均能量为0.68 MeV,其中能量在0.4~0.8 MeV范围内的光子数最多,占74.3%。     

高能脉冲X射线能谱测量

给出了高能脉冲X射线能谱测量的基本原理及实验结果.采用Monte-Carlo程序计算了高能光子在能谱仪中每个灵敏单元内的能量沉积,利用能谱仪测量了"强光Ⅰ号"加速器产生的高能脉冲X射线不同衰减程度下的强度,求解得到了具有时间分辨的高能脉冲X射线能谱,时间跨度57ns,时间步长5ns,光子的最高能量3.0MeV,平均能量1.04MeV,能量在0.2—0.9MeV之间的光子数目最多,占46.5%.也利用二极管的电压电流波形理论计算了光子的能谱,并与利用能谱仪测得的能谱进行了比较,两种方法所得结果基本一致.     

康普顿探测器优化设计

康普顿探测器可以获得脉冲X射线照射量随时间变化的波形,探测器特性主要由收集体、介质和金属外壳的材料、尺寸决定。针对神龙一号加速器产生的X射线的能谱结构,应用蒙特卡罗模拟方法,进行探测器结构尺寸设计,获得最佳的有机玻璃介质厚度为30 mm。探测器灵敏度系数随X光能量变化的曲线表明其能量响应较差,分析与计算结果表明在收集体前加低Z金属可有效改善能量响应特性并提高灵敏度系数。计算得到用于测量神龙一号加速器的X射线照射量的康普顿探测器的灵敏度系数为6.86×1011(C/kg)-1。     

15～600 keV脉冲硬X射线能谱测量

介绍了基于吸收法的脉冲硬X射线能谱测量的基本原理及设计思路,完成了探测器及吸收片的选型,设计了射线准直系统,研究了散射对测量的影响,以12路PIN探测器阵列及铜、铝吸收片为测量核心部件研制了脉冲硬X射线能谱测量系统。实验测量了真空环境下"闪光二号"加速器串级二极管产生的脉冲硬X射线强度,获得了不同衰减程度的实验波形,通过解谱获得了脉冲硬X射线的能谱,光子最高能量约600 keV,平均能量约89.1 keV,与理论计算的结果比较符合。     

电子直线加速器X射线转换靶设计

设计了用于BF-5电子直线加速器的X射线转换靶。采用蒙特卡罗模拟程序优化计算了靶材厚度;设计了转换靶的冷却结构,并采用有限元方法模拟计算了水冷效果;依据设计的结构参数,计算了转换靶产生X射线的剂量分布及能谱分布。结果表明:靶体温度控制在40 ℃以下,转换靶在该条件下能够长期稳定工作; X射线平均能量为0.65 MeV,在转换靶正前方1 m处吸收剂量可达6 Gy/min。     

神龙二号多脉冲X射线剂量测量

神龙二号加速器可以产生三个脉冲宽度约80 ns(FWHM)、脉冲间隔约500 ns的X射线,为了获得每个脉冲X射线剂量,采用康普顿探测器和热释光剂量计相结合的方法进行测量。针对神龙二号加速器X射线能谱分布,采用MCNP程序优化设计康普顿探测器,测量多脉冲X射线信号,获得每个脉冲的剂量比例,应用热释光剂量计测量多脉冲X射线总剂量,由总剂量和剂量比例准确得到每个脉冲X射线剂量,实现神龙二号加速器多脉冲X射线剂量测量。     

400 MeV/u碳离子打靶的屏蔽参数计算

为了给医用重离子加速器提供一种专用的快速计算屏蔽厚度或对蒙特卡罗模拟结果进行验证的方法.采用FLUKA程序完成了400 MeV/u碳离子打不同靶的屏蔽参数计算.首先研究了打厚靶(铁、水)产生的次级辐射场的角度分布及主要成分;接着给出了不同角度范围下周围剂量当量在屏蔽体中的衰减曲线,通过拟合数据进一步得到不同角度范围下的...     

同步辐射X射线吸收边辐照技术

介绍了同步辐射Ｘ射线能量收边辐照技术和部分应用研究，简要阐述了单能软Ｘ射线辐射剂量参数的测量和计算方法。     

无损检测用15MeV电子直线加速器主束内光中子剂量的测量与MC模拟计算

通过实验和模拟计算研究了无损检测用15MeV电子直线加速器X射线主束内的中子剂量. 加速器采用了铜复合靶和钨加含硼聚乙烯的屏蔽结构, 能够有效地减少光中子的产生, 中子产额在1/1000n/γ以下. 但由于主束内光子剂量很大, 中子的绝对强度也不容忽视. 针对加速器周围强X射线脉冲辐射场的特点, 采用了被 动型的中子剂量测量方法, 加速器正常工作情况下, 使用CR-39片和双电离室测量了等中心处中子对X射线的剂量当量比率, 分别为0.19mSv/Gy X-ray和0.060mSv/Gy X-ray. 利用MCNP5模拟计算了实验相应点的中子对X射线的剂量当量比率, 为0.092mSv/Gy X-ray, 与实验测量结果在数量级上一致. 加速器主射束上D_n/D_γ<1/1000,小于辐射防护标准对中子泄漏剂量的规定值, 从而验证了屏蔽结构的安全性.     

直接解调方法在嫦娥一号卫星X射线谱仪地面验证实验数据分析中的应用

"嫦娥一号"卫星是我国的第一颗月球探测卫星,运行轨道高度为200 km,预计工作寿命为一年,其上配备的X射线成像谱仪具备了对月表进行X射线探测、成像和对太阳X射线进行监测的功能.该X射线谱仪由两个全同的探测器阵列组成,其中,为了实现对月表主要化学元素分布及其含量进行探测的科学目标,在每个探测器阵列还配备了2个低能探测器单元.这4路低能探测器单元的面积为25 mm2,采用的都是厚度为500 μm,具有优良探测性能的Si-PIN探测器,其探测能区为1～10 keV,能量分辨率为～5%@5.9 kev.文章主要介绍了嫦娥一号卫星X射线谱仪的地面验证实验,并且根据X射线谱仪的能量响应矩阵,利用直接解调方法和基本参数法对X射线谱仪地面验证实验中的探测数据,特别是对盲测样品中的Mg,Al,Si等元素进行了定性和定量分析.     

基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ光源性质及其应用研究

本文介绍了利用康普顿背散射 (BCS)产生γ射线的原理 ,并以SSRF储存环电子运行参数为例 ,给出了利用BCS方法产生MeV量级γ射线束的计算结果 ,预期该光子束具有高强度、高极化度、单色性、方向性好等优点。同时对国际上已运行和拟建的高能和低能γ束线站的装置和性能作了简要介绍 ,并分别探讨了高能和低能准单色极化γ射线在核物理和核天体物理研究中广泛的应用前景。文中对基于正对以及离轴几何条件下 ,采用直线加速器加速的电子同短脉冲强激光发生Compton/Thomson散射的激光同步辐射源作了初步探讨 ,这一方法为我们构建超短脉冲的高亮度、准单色、可调谐的X γ射线源开辟了一条新途径。     

基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ光源性质及其应用研究

本文介绍了利用康普顿背散射(BCS)产生γ射线的原理,并以SsRF储存环电子运行参数为例,给出了利用BCS方法产生MeV量级γ射线束的计算结果,预期该光子束具有高强度、高极化度、单色性、方向性好等优点。同时对国际上已运行和拟建的高能和低能γ束线站的装置和性能作了简要介绍,并分别探讨了高能和低能准单色极化γ射线在核物理和核天体物理研究中广泛的应用前景。文中对基于正对以及离轴几何条件下,采用直线加速器加速的电子同短脉冲强激光发生Compton／Thomson散射的激光同步辐射源作了初步探讨,这一方法为我们构建超短脉冲的高亮度、准单色、可调谐的X-γ射线源开辟了一条新途径。     

X射线剂量增强效应

简述了Ｘ射线辐射对材料产生剂量增强效应的物理过程，着重介绍了Ｘ射线剂量增强对电子器件的影响。这种剂量增强使Ｘ射线辐射引起的损伤比能量较高的γ射线要严重得多。     

衰减透射法测量高能X射线能谱

研究了基于衰减透射原理的高能X射线能谱测量与重建。利用蒙特卡罗方法对神龙一号直线感应加速器的X射线源穿过不同厚度铝时的衰减透射过程进行模拟实验。解谱方法采用迭代扰动法,对不同的初始能谱估计和测量噪声水平条件下的能谱重建进行计算分析。结果表明:实验测量不包含噪声时,选择合适的初始能谱可以获得比较准确的能谱重建结果;在实验测量数据包含5.0%高斯随机噪声情况下,X射线能谱重建计算结果仍比较稳定,与真实值偏差相对较小。     

“阳”加速器钼丝X-pinch初步实验研究

 在“阳”加速器上进行了直径分别为10, 15, 20 μm, 交叉角为32°,45°,60°的钼（Mo）丝X-pinch实验。“阳”加速器产生的电流峰值约520 kA，上升时间80 ns。实验中通过X射线功率谱仪和纳秒分幅相机等仪器对Mo丝X-pinch辐射特性进行了诊断。实验表明：Mo丝X-pinch过程中会出现多次X射线爆发，箍缩过程中产生的热点辐射出能量超过3 keV的X射线，探测到的最小热点直径小于30 μm。