防护水平γ射线的空气比释动能标准装置的基础技术研究

论文摘要

伽马（γ）射线技术已经广泛的应用于工业部门和科学研究领域，在国外早已建立γ射线的空气比释动能标准装置，国内仍然停留在以“照射量”为依据的老标准上。为了方便国际合作与研究，国家计量局提出了电离辐射计量单位改制的要求，因此现有的许多比释动能的相关指标至今无法溯源和校准，由此带来的问题急需解决。空气比释动能作为电离辐射领域重要的物理量，是电离辐射计量工作中的重要研究基础。建立新标准刻不容缓，本文根据中国测试技术研究院建标项目“伽马空气比释动能标准装置的设计研究”，对“防护水平γ射线的空气比释动能标准装置”的有关基础技术进行先期研究，以望为建立标准装置奠定基础。本文在分析国内外γ射线辐射计量的各种标准装置的发展、现状和趋势后，在分析了照射量和空气比释动能针对γ射线的特性、与物质相互作用的各种效应（如光电效应、康普敦效应、电子对效应等），进行相关基础技术的先期研究，如γ射线辐射源技术、探测器和微弱电流测量技术、全自动测试技术和误差分析，并进行了实验验证，等等。其结果建立了一套基于空气比释动能的防护级别γ辐射剂量的测试设备，完成了一套全自动的空气比释动能的检定系统，从而为防护级别γ射线的空气比释动能标准装置的建立奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题意义详解
• 1.3 本文主要研究工作及内容
• 1.4 预期研究成果
• 2.γ射线空气比释动能测试原理及方法
• 2.1 概述
• 2.2 辐射学和剂量学的有关物理量和单位
• 2.3 γ射线及其特性
• 2.3.1 γ射线简介
• 2.3.2 γ射线特性
• 2.4 空气比释动能
• 2.4.1 定义
• 2.4.2 空气比释动能与照射量
• 2.4.3 比释动能与吸收剂量
• 2.5 γ射线空气比释动能测试方法研究
• 2.5.1 比释动能的测量方法研究
• 2.5.2 γ比释动能标准探测器的选择
• 2.5.3 探测器的选型
• 2.5.4 环境参数的测量
• 3.γ空气比释动能标准装置方案设计
• 3.1 γ空气比释动能标准装置
• 3.2 标准装置总体设计思想
• 3.3 比释动能标准装置各模块功能、设计要求及方案
• 3.3.1 γ源选择
• 3.3.2 放射源装置
• 3.3.3 衰减装置
• 3.3.4 三维测试平台装置
• 3.4 空气比释动能各测量模块要求及方案设计
• 3.4.1 γ射线空气比释动能测量原理
• 3.4.2 微弱电流信号测量原理
• 3.4.3 环境参数要求
• 3.5 安全联锁单元要求及方案设计
• 3.5.1 监控模块通信方案设计
• 3.5.2 监控模块通信控制单元方案设计
• 3.6 系统软件设计要求
• 4.标准装置的设计实现
• 4.1 空气比释动能标准装置的设计内容
• 4.2 空腔电离室探测器
• 4.2.1 石墨腔壁及电子平衡帽
• 4.2.2 电离室保护电极
• 4.2.3 电离室工作电压
• 4.3 信号处理与采集
• 4.3.1 电流放大器
• 4.3.2 滤波电路
• 4.3.3 A/D 转换器
• 4.3.4 数据采集主控电路
• 4.4 安全监控单元
• 4.4.1 RS485 主从通讯及其协议
• 4.4.2 安全联锁模块硬件电路
• 4.4.3 各从机工作原理
• 4.4.4 标准电离室监测模块
• 4.4.5 标准电离室数据传输模块设计
• 5.标准装置测试系统误差分析及性能指标
• 5.1 电离辐射测量的误差分析
• 5.1.1 辐射粒子的统计分布及误差分析
• 5.1.2 统计误差
• 5.1.3 计数的统计误差
• 5.2 电离室传感器的误差分析及修正
• 5.2.1 电离室法测量比释动能的误差分析
• 5.2.2 电离室本身的性能引入的误差
• 5.2.3 环境参数引入的误差
• 5.3 标准装置性能测试
• 5.3.1 标准装置性能测试介绍
• 5.3.2 电离室的测量误差测试
• 5.3.3 电离室的重复性测试
• 5.4 实测数据分析
• 5.5 系统性能分析
• 6.总结和展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及参与的科研工作
• 致谢