论文摘要
[研究目的]广大公众所接受的各种天然与人工电离辐射照射,随着科技发展和社会进步,以及人类活动需要而不断增加。诸如突发的重大核泄漏事故对人类生活环境的放射性污染,更会引起公众强烈的关注。正确评价各种电离辐射照射对人体健康的影响,必须以有效的电离辐射监测作为重要前提。在电离辐射监测与剂量评价工作中,人们从各种环境介质中摄入总α放射性的监测与内照射剂量评价,一直都是放射卫生学和放射医学研究领域的一个重点和难点课题。由于受监测方法与仪器设备的限制,目前监测环境介质中总α放射性的各种手段难以满足大批量样品的快速目准确测量需求。为此,本研究基于BaFX成像板（IP）对α射线敏感、又具有探测面积大等明显优点,旨在利用IP技术建立一种实用的可对α射线进行甄别和定量测量的新方法,从而满足不断增加的环境介质中总α放射性的测量需求。[研究方法]利用不同电离辐射种类的标准源照射IP,通过实验研究掌握IP对各类射线的灵敏度和剂量线性响应特性；模拟不同环境温度,通过实验研究受不同电离辐射照射后IP所贮存射线信号随时间衰退的特性,分析实验数据并用最小二乘法拟合出射线信号随温度和时间衰减的通用公式；基于不同种类辐射照射IP所形成的光激发光（PSL）值的频谱分布以及它们随时间和温度衰减特性的分析,研究识别α射线信号的最佳PSL闽值和方法,并通过计算机编程来实现α射线信号的自动识别和计数功能；建立IP的空间模型和PSL值数学模型,结合蒙特卡罗方法的模拟计算和X射线照射实验,获取IP上吸收的辐射能量与PSL值的转换因子,进一步开展蒙特卡罗模拟计算,定量了解IP对不同能量和入射角度α粒子的探测效率变化,并结合计算结果解释相应的实验现象；利用IP探测器和前面研究所建立的α粒子甄别和计数方法,开展大气环境和矿物质等中的总α测量,并与相应的常规测量方法的结果进行比较,探讨本研究建立新方法的测量质量和在实际应用方面的主要优点[研究结果]本研究用IP对241Am的α射线探测效率约为0.206 PSL·Bq-1·s-1（或0.218 cts·Bq-1·s-1）,活度线性响应范围可跨5个量级；在同样温度和等待时间的条件下,IP上贮存的α射线信息衰退快于β/γ射线,但其信号的衰退可以用本研究得到的经验公式朱修正；对于α射线信号的识别,本研究提出的径迹识别法（以PSL峰值与其相邻4个像素点的PSL值之和PSLpeak大于0.25为甄别标准）优于传统的总PSL值法,利用本研究用IP和径迹识别与计数法开展总α测量30min,其探测下限便可达3.5×10-3Bq·cm-2；本研究用IP的辐射吸收能量与PSL值的转换因子为7.71×1011PSL·J-1,该IP可探测的α射线（粒子）能量下限约为3 MeV、入射角临界角约为80°,PSL值与入射α粒子能量正相关（单个粒子每增加1 MeV, PSL值增加约0.04）,但与入射角度呈负相关；对实际环境介质中总α放射性测量的比对试验结果表明,本研究建立的利用IP对α粒子甄别和定量测量方法的测量结果准确且可靠,新的测量方法具有可同时测量多个样品且不受样品面积大小的限制、几何探测效率高、测量快速、操作简便,且还可同时给出放射性空间分布信息等优点。[研究结论]本研究建立了利用IP技术开展环境介质中α放射性的甄别与总α活度的定量测量新方法,测量结果准确可靠。与环境介质中总α放射性测量的传统方法比较,新方法具有可同时测量多个样品且不受样品面积大小的限制、几何探测效率高、探测下限低、测量快速、操作方便、可同时给出环境介质中放射性空间分布信息等诸多优点,并且在用于大批量环境样品中总α放射性的定量测量上具有很突出的优点。但入射α粒子的能量差异对于径迹识别与计数的影响,以及本研究所确立的粒子甄别和定量测量方法是否都能适用于不同型号BaFX成像板等问题,仍有待于今后的进一步研究。