【摘 要】
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X射线管在医学、生物、材料分析及无损检测等领域应用广泛,确认X射线管的发生能谱(后文简称X射线能谱)可以评价辐射装置的性能,这对剂量估算、改进装置和靶材的设计等都具有十分重要的意义。脉冲X射线具有射线强度大、能谱范围宽、脉冲持续时间短等特点,若直接测量X射线能谱,需要高精密度、高分辨率、高计数率的探测器,同时还要保证在电磁干扰环境下高效甄别待测信号,因此直接测量方法很难在实践中应用。X射线管能谱测
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X射线管在医学、生物、材料分析及无损检测等领域应用广泛,确认X射线管的发生能谱(后文简称X射线能谱)可以评价辐射装置的性能,这对剂量估算、改进装置和靶材的设计等都具有十分重要的意义。脉冲X射线具有射线强度大、能谱范围宽、脉冲持续时间短等特点,若直接测量X射线能谱,需要高精密度、高分辨率、高计数率的探测器,同时还要保证在电磁干扰环境下高效甄别待测信号,因此直接测量方法很难在实践中应用。X射线管能谱测定仍然是当今核科学领域面对的技术难题。本文在借鉴了国内外X射线能谱测量领域的研究成果,基于Al2O3:C晶体RL剂量测量方法,搭建了实验平台,实现了吸收法X射线能谱测量系统;采用蒙特卡罗程序计算了实验平台的探测器响应函数。论文建立了吸收法测量X射线管能谱的数学方程,为解决解谱过程中响应函数矩阵病态的问题,选择高斯-赛德尔迭代、Richardson_Lucy迭代以及最大期望法进行求解,并对比了各种迭代方法的结果。论文应用实验平台对实验室的某X射线管进行测量,并解析得到了X射线能谱,验证了测量系统和方法技术。通过以上研究,论文取得的成果如下:(1)将Al2O3:C晶体的RL和OSL剂量测量技术与吸收法测量X射线能谱技术相结合,并建立了一套基于吸收法的X射线能谱测量系统。(2)根据吸收法测量X射线能谱的原理,分析了测量系统中的探测晶体和过滤片材料的选型要求,并研制了探测器。(3)选取ISO4037报告中N系列附加过滤参考辐射的谱线进行了吸收法测量X射线能谱的MCNP模拟实验,对比了高斯-赛德尔迭代算法、Richardson_Lucy迭代算法和最大期望法的迭代结果。迭代结果表明,传统求解线性方程组的迭代方法并不适用于吸收法的解谱,Richardson_Lucy迭代方法要找到比较接近的初始值,也不适用于吸收法的解谱。最大期望法具有迭代速度快、对初始迭代谱线不敏感等优点,论文中选择最大期望作为吸收法迭代方法,并编写了解谱软件。(4)针对实验室某型号的X射线管,使用本文研制的Al2O3:C测量系统进行了剂量测量,并进行X射线能谱解析,将测试与模拟结果进行比对,验证系统和方法的准确性。由于论文受到时间的限制,未能采用OSL方法进行理论计算和实验分析,是论文的不足。在后续研究中可开展RL和OSL联合测量剂量的方法研究,进一步完善系统和测量方法。
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