β、X、γ射线电子个人剂量仪的设计与实现

发布时间：2020-07-07 16:13

【摘要】：人员电离辐射剂量的监测,在已有对X、γ射线监测的基础上,国际和国内也开始注重监测β射线对人体产生的剂量。相关监测设备中,有源型个人剂量仪,又称电子个人剂量仪,凭借其实时显示、比传统的无源式的热释光剂量计反馈周期短等重要特点,得到越来越广泛的应用。但目前电子个人剂量仪的局限性通常在于对β射线和医用X射线的响应较差,在医疗领域多见的脉冲型辐射场中容易给出虚假的低指示值,这主要因为仪器的响应时间较长、对低能光子射线的能量响应过强等原因——正是本文解决主要问题。对于能够适应便携式应用需求的β、X、γ辐射探测器,本文选用结构紧凑的新型光电探测器件——硅光电倍增管,耦合发射波长与硅光电倍增管匹配的无机闪烁晶体,组成闪烁型辐射探测器。闪烁探测器具有相比于传统气体探测器的高探测效率,以及相比于硅半导体探测器的增益大而信噪比更高等优势。而硅光电倍增管的使用,解决了传统闪烁探测器,因使用体积大且怕摔的真空光电倍增管,在便携式仪器中的应用受到限制的问题。对于探测器对低能光子射线的能量响应过强这一问题,因为β射线探测对遮挡材料厚度要求较高,所以传统常采用的在探测器外包裹补偿材料的方案在此处并不可行。本文采用划分三个能量段,通过不同能量段使用不同转换系数,实现对能量响应的补偿。并给出采用这种能量补偿方法前后,仪器能量响应曲线的测试结果。仪器的响应时间,与仪器对原始计数所用数据平滑处理的算法有关。为了同时满足对仪器示数平稳和响应时间这一矛盾要求,而非简单的折衷处理,本文设计一种自动切换平滑参数的数据平滑算法实现了这一目的,命名为长短切换平滑算法。并在搭建的适应便携式要求的嵌入式系统平台内实现并测试了这一算法。最终,本文设计实现了上述便携式电子个人辐射剂量仪的样机,可以同时探测β、X、γ射线,用上述方案补偿后的能量响应可达到国内外相关标准的要求,在脉冲辐射场下响应速度快,出现虚假低指示值的几率大大降低。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL818

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本文编号：2745325