磷屏成像的计量性能测试及其在大面积平面源均匀性评价中的应用

发布时间：2020-02-28 08:39

【摘要】：针对磷屏成像技术在放射性活度计量领域的应用需求,开展了磷屏成像响应的重复性、一致性、时间线性与活度线性研究。结果表明:成像灰度值重复性为8.6%(k=2),190mm×200mm的磷屏成像区域对于点状源的响应一致;磷屏成像的灰度值与照射的时间成正比,相同照射时间所产生的灰度值与源的发射率也成正比。以这些计量性能结果为基础,严格按照ISO 8769∶2010的均匀性评价规则对150mm×100mm的大面积源进行了均匀性测量,建立了定量和直观表达平面源均匀性的方法,从而为改善平面源的制备工艺,建立符合国际标准的大面积源计量器具提供了参考评估方法。
【图文】：

示意图,转移过程,电子,能量

Ｅｕ３＋并释放出电子。射线强度越大，Ｅｕ２＋放出的电子也越多［６－８］。这些电子进入磷光晶体的导带中，被溴原子的空穴俘获，相当于将射线能量储存起来，曝光过程等效于将能量暂时存储于磷屏。当用约６５０ｎｍ波长的激光激发磷屏，溴原子空穴俘获的电子被释放，重新回到晶体导带；Ｅｕ３＋被还原成Ｅｕ２＋，同时释放出波长约３９０ｎｍ的光子。光电倍增管（ＰＭＴ）捕获这些光子、进行光电转换，电信号经处理后最终形成数字图像。电子（能量）转移过程示意图示于图１。扫描磷屏和清屏都是将存储于磷屏的能量释放出来，分别实现数字成像或磷屏的重新利用。图１电子（能量）转移过程示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎ（ｏｒｅｎｅｒｇｙ）ｔｒａｎｓｆｅｒｐｒｏｃｅｓｓ１．２磷屏成像仪磷屏成像仪一般由五个部分组成［９－１０］：（１）磷屏，作用是吸收放射性物质放出射线的能量，并在特定波长激光的激发下释放出能量；（２）扫描仪，作用是通过扫描曝光后的磷屏，获得能量沉积图像；（３）激光发生器，发出波长６５０ｎｍ的激光，与磷屏作用，激发出磷屏曝光时储存的能量；（４）清屏器，用于曝光前磷屏上残存能量的清除，从而消除激光扫描不完全留下的潜影；（５）曝光盒（暗室）：磷屏曝光过程中使用，用于减少环境光污染的影响。本工作以通用电气公司（ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｍｐａｎｙ）生产的ＴｙｐｈｏｏｎＦＬＡ７０００型磷屏成像仪为基础开展，使用ＳＲ高分辨率磷屏开展成８４核化学与放射化学第３９卷

过程图,成像处理,过程

磷屏首先在曝光盒中曝光，射线与磷屏作用在其上形成影像，此后放入Ｔｙｐｈｏｏｎ仪器中，用软件ＴｙｐｈｏｏｎＦＬＡ７０００控制仪器进行扫描。由于磷屏具有衰减特性，因此每次曝光后都需尽快放入扫描仪进行扫描。扫描时，激光器发射６５０ｎｍ的激光激发磷屏，将储存的能量以波长为３９０ｎｍ的光子形式释放出来，通过ＩＰ滤光片，光子进入光电倍增管，形成电信号并放大，最终形成数字图像文件，这些文件可用ＩｍａｇｅＱｕａｎｔＴＬ图像处理软件进行处理。仪器操作及成像过程示于图２。图２磷屏成像处理过程Ｆｉｇ．２Ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｓｃｒｅｅｎｉｍａｇｉｎｇ２磷屏成像系统特性研究宋来武等［１１］开展过关于磷屏的线性、饱和、衰减性的研究，冯孝贵等［１２］研究过将磷屏成像用于核素活度分析等，结果表明，磷屏成像方法在一定条件下能满足活度计量的应用需求。在这些研究成果的基础上，进一步研究了磷屏响应的重复性、均匀性以及同一源的不同照射时间下的响应线性和活度（发射率）线性。２．１磷屏成像的重复性磷屏成像系统灵敏度高，为确定其受环境相关因素影响的程度，开展重复性实验，以评价在一般实验室环境条件下操作，磷屏成像系统本身的重复性水平。重复性实验使用同一块平面放射源（放在托盘里，托盘四周比底部的平面源高出３ｍｍ），核素：９０Ｓｒ－９０Ｙ（制成半年以上已处于放射平衡），发射率：１．８×１０５（２πｓｒ·ｍｉｎ）－１，，活性区面积：３．１４ｃｍ２。每次曝光时在暗箱内将磷屏置于托盘上，托盘四周有一定面积，使得磷屏可以平稳放在上面。β小面源上有一层１０μｍ

【参考文献】