基于蒙卡模拟方法的便携式现场肺计数器理论研究
发布时间：2021-10-19 20:10
目的为了研究便携式探测器是否可用于核事故现场内污染的快速筛查,需要对肺计数探测器的探头类型、探测效率、探测灵敏度、测量距离等技术参数与测量方法进行预先理论研究。方法利用蒙特卡罗粒子输运模拟程序（Monte Carlo N-particle code,MCNP）,建立包含肺组织的简易躯干数学模型,将均匀分布在肺组织的典型放射性核素作为模拟辐射源,模拟计算高纯锗（high purity germanium,HPGe）和碘化钠[NaI（Tl）]两种探测器在不同胸壁厚度、不同测量距离下的探测效率,计算探测器的最小可探测活度,即探测灵敏度,通过比较分析,了解适用于现场便携式内污染计数器的技术参数与测量方法。结果计算获得了典型核素内照射情况下两种探测器的探测效率和最小可探测活度。结论初步确定了现场内污染肺计数器的关键技术参数和测量规律,便携式探测器可用于核事故现场内污染的快速筛查。
【文章来源】：军事医学. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
简易躯干数学模型
γ放射性核素体外直接测量常用闪烁体探测器碘化钠NaI(Tl）和半导体探测器高纯锗（high purity germanium,HPGe）进行。NaI(Tl）探测器通常用于探测能量较高的光子（>100 keV），其晶体可制成较大的体积，因而探测效率较高，但由于其能量分辨较低，适合鉴别和测量包含放射性核素种类较少的物质。HPGe探测器能量分辨率较高，能准确地鉴别出混合物中的各种放射性核素，但由于需要冷却，不方便现场使用，而且半导体探测器通常尺寸较小，导致其探测效率要比闪烁体探测器小很多。本研究分别选择便携式探测器常用的3英寸NaI(Tl）探测器和40%同轴P型HPGe探测器作为研究对象，其结构和几何尺寸（图2）源自说明书。其中NaI(Tl）探测器的几何尺寸为：晶体尺寸Φ7.62 cm×7.62 cm，氧化镁（MgO）厚0.05 cm，侧面铝（Al）壳厚0.20 cm，铝窗厚0.25 cm，二氧化硅（SiO2）厚0.2 cm。HPGe探测器几何尺寸为：晶体尺寸Φ2.5 cm×2.935cm，铝窗厚0.2 cm，探测器周围铝壳厚0.5 cm，晶体铝盒厚0.04 cm，晶体死层厚0.13 cm。1.3 蒙特卡罗模拟
图3和图4所示是3种胸壁厚度情况下，NaI(Tl）和HPGe探测器探测效率随光子能量的变化。可见两种探测器的探测效率呈现先升高后减小的趋势，在光子能量约为200 keV时，探测效率达到最大值。如在胸壁厚度为2 cm情况下，NaI(Tl）探测器对228 keV光子的探测效率为0.00798，该值位于效率曲线最大值附近。同样，在胸壁厚度为1、2、3 cm时，HPGe探测器的最大探测效率都出现在光子能量228 keV附近。这种变化规律与文献[7,8]利用LLNL体模进行肺计数器效率刻度所得出的结论基本一致，说明利用简易躯干数学模型进行肺计数器效率刻度研究的方法是可行的。另外可见NaI(Tl）探测器的探测效率要远高于HPGe探测器。图4 HPGe探测效率随光子能量变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Livermore模型CT图片构建人体躯干数字体模及其在肺部计数器虚拟刻度中的应用[J]. 刘立业,Didier Franck,Loicde Carlan,马吉增,张斌全. 辐射防护. 2007(05)
本文编号：3445529
【文章来源】：军事医学. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
简易躯干数学模型
γ放射性核素体外直接测量常用闪烁体探测器碘化钠NaI(Tl）和半导体探测器高纯锗（high purity germanium,HPGe）进行。NaI(Tl）探测器通常用于探测能量较高的光子（>100 keV），其晶体可制成较大的体积，因而探测效率较高，但由于其能量分辨较低，适合鉴别和测量包含放射性核素种类较少的物质。HPGe探测器能量分辨率较高，能准确地鉴别出混合物中的各种放射性核素，但由于需要冷却，不方便现场使用，而且半导体探测器通常尺寸较小，导致其探测效率要比闪烁体探测器小很多。本研究分别选择便携式探测器常用的3英寸NaI(Tl）探测器和40%同轴P型HPGe探测器作为研究对象，其结构和几何尺寸（图2）源自说明书。其中NaI(Tl）探测器的几何尺寸为：晶体尺寸Φ7.62 cm×7.62 cm，氧化镁（MgO）厚0.05 cm，侧面铝（Al）壳厚0.20 cm，铝窗厚0.25 cm，二氧化硅（SiO2）厚0.2 cm。HPGe探测器几何尺寸为：晶体尺寸Φ2.5 cm×2.935cm，铝窗厚0.2 cm，探测器周围铝壳厚0.5 cm，晶体铝盒厚0.04 cm，晶体死层厚0.13 cm。1.3 蒙特卡罗模拟
图3和图4所示是3种胸壁厚度情况下，NaI(Tl）和HPGe探测器探测效率随光子能量的变化。可见两种探测器的探测效率呈现先升高后减小的趋势，在光子能量约为200 keV时，探测效率达到最大值。如在胸壁厚度为2 cm情况下，NaI(Tl）探测器对228 keV光子的探测效率为0.00798，该值位于效率曲线最大值附近。同样，在胸壁厚度为1、2、3 cm时，HPGe探测器的最大探测效率都出现在光子能量228 keV附近。这种变化规律与文献[7,8]利用LLNL体模进行肺计数器效率刻度所得出的结论基本一致，说明利用简易躯干数学模型进行肺计数器效率刻度研究的方法是可行的。另外可见NaI(Tl）探测器的探测效率要远高于HPGe探测器。图4 HPGe探测效率随光子能量变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Livermore模型CT图片构建人体躯干数字体模及其在肺部计数器虚拟刻度中的应用[J]. 刘立业,Didier Franck,Loicde Carlan,马吉增,张斌全. 辐射防护. 2007(05)
本文编号：3445529
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