本文關(guān)鍵詞：肺部γ內(nèi)污染探測效率虛擬刻度技術(shù)研究

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【摘要】：核事故發(fā)生后,放射性氣溶膠易被吸入人體肺部并沉積其中。通過在體外探測放射性核素所發(fā)出的γ射線,可獲知被人體吸入的放射性核素的種類,通過探測效率計算出沉積在肺部的放射性核素的活度,結(jié)合輻射劑量學(xué)估算出人體受照射的劑量。根據(jù)人員受到的輻射劑量,對其采取相應(yīng)的治療措施。 效率刻度是測量過程中一個重要環(huán)節(jié),效率刻度的準(zhǔn)確與否直接決定著測量結(jié)果是否可靠。標(biāo)準(zhǔn)源�？谭ㄊ亲詈唵我彩菧�(zhǔn)確的效率刻度方法,標(biāo)準(zhǔn)源為單一能量或是能量分隔較開。放射性氣溶膠由于在肺部呈均勻分布,這時,肺部可看作一個體源。因此,在效率刻度工作中,采用與肺部形狀相同或相似的標(biāo)準(zhǔn)體源刻度才能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,利用蒙特卡羅軟件建立人體數(shù)字模型進(jìn)行虛擬效率刻度的技術(shù)日趨成熟。MCNP程序提供了豐富的幾何描述方法,可以建立高純鍺探測器和人體模型。計算機(jī)斷層掃描成像等醫(yī)學(xué)影像技術(shù)為建立可用于MCNP程序的體素體模提供了技術(shù)支持。體素體模由大量細(xì)小的體素構(gòu)成,非常接近真實的人體構(gòu)造,利用體素體模可進(jìn)行精確的效率刻度。 本文依托科技部重大儀器專項——γ放射性肺部內(nèi)污染檢測子系統(tǒng),利用MCNP程序?qū)Ψ尾喀脙?nèi)污染的虛擬效率刻度技術(shù)開展了以下研究工作。 (1)高純鍺探測器建模。高純鍺探測器因其具有很高的能量分辨率,可以很好地分辨被吸入的放射性核素的種類。但是高純鍺探測器由于有死層的存在,使它對低能γ射線的探測能力有限。往往廠家給出的死層厚度不能直接作為MCNP建模的參考,需要通過實驗與模擬相結(jié)合的方式建立準(zhǔn)確的模型。實驗采用了標(biāo)準(zhǔn)的152Eu點(diǎn)源,選取了能譜中121.78keV.778.9keV和1408keV的γ射線全能峰的半高寬(FWHM)。根據(jù)半高寬和道寬計算出MCNP輸入文件中的GEB和En的參數(shù),使MCNP模型的性能與真實探測器相同。實驗測得對121.78keV的γ射線的實測探測效率為8.7694×10-5。通過調(diào)整探測器模型的死層厚度進(jìn)行MCNP模擬計算,當(dāng)死層厚度為1.7mm時對121.78keV的γ射線的探測效率為8.78×10-5,與實測數(shù)據(jù)相當(dāng)接近,可認(rèn)為探測器死層厚度為1.7mm。 (2)肺部γ內(nèi)污染建模。KTMAN-2是利用人體的CT圖像建立的體素體模。各個身體組織的元素構(gòu)成、密度等均參照ICRP提供的數(shù)據(jù)設(shè)置。因此,這類人體模型與真實的人體不論是幾何結(jié)構(gòu)還是組成物質(zhì)的成份都非常接近。在建立KTMAN-2體素模型的肺部γ內(nèi)污染模型時,將整個雙肺設(shè)置為γ光子發(fā)射的起始點(diǎn),并且在4π立體角內(nèi)各向同性發(fā)射,發(fā)出的γ射線均為單能的γ射線。選取了8種常見的放射性核素所發(fā)出的共9種能量的γ射線作為從肺部發(fā)出的γ射線,其能量分別為0.09886MeV、0.10531MeV、0.12206MeV、0.36448MeV、0.6617MeV、1.1732MeV、1.3325MeV、1.4608MeV和1.836MeV。 (3)效率刻度模型設(shè)計。Y射線從肺部發(fā)出后會與人體組織發(fā)生相互作用,由于人體各個組織成份和密度的差異,在體外不同的位置探測的結(jié)果也不同。為了獲得最優(yōu)探測方式,根據(jù)肺部所處位置選擇了前胸的右上、右下、左上、左下,以及后背的右上、右下、左上、左下,共八個位置作為不同探測位置對比。運(yùn)用MCNP程序分別模擬計算了探測器分別在八個位置上對各能量丫射線的探測效率。從模擬結(jié)果可以看出,在前胸的左上位置可獲得最高的探測效率。在低能部分,探測效率隨著γ射線能量的增加而增大；當(dāng)能量增大到一定程度以后,探測效率則隨著能量的增加而減小。
【關(guān)鍵詞】：蒙特卡羅模擬 效率刻度 體素體模 肺部內(nèi)污染
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R563;R144
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-16
• 1.1 選題背景及意義11-13
• 1.1.1 核事故的特點(diǎn)11-12
• 1.1.2 虛擬效率技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r12-13
• 1.2 論文工作主要內(nèi)容13-14
• 1.3 論文章節(jié)安排14-16
• 第2章 γ射線與物質(zhì)的相互作用16-20
• 2.1 光電效應(yīng)16-17
• 2.2 康普頓散射17-18
• 2.3 正負(fù)電子對生成18-20
• 第3章 高純鍺探測器建模20-29
• 3.1 高純鍺探測器的結(jié)構(gòu)21-22
• 3.2 高純鍺探測器的探測效率22-23
• 3.3 建立高純鍺探測器蒙卡模型23-29
• 3.3.1 點(diǎn)源探測效率實驗及模擬24-25
• 3.3.2 運(yùn)用MCNP建立HPGe探測器模型25-29
• 第4章 肺部γ內(nèi)污染效率刻度模型及分析29-41
• 4.1 仿真人體模型29-33
• 4.1.1 程式化體模30-31
• 4.1.2 體素體模31-32
• 4.1.3 邊界體模32-33
• 4.2 KTMAN-2體素體模肺部γ內(nèi)污染建模33-36
• 4.3 肺部γ內(nèi)污染探測蒙卡計算及結(jié)果36-41
• 4.3.1 效率刻度模型36-38
• 4.3.2 MCNP模擬計算38-41
• 結(jié)論41-42
• 致謝42-43
• 參考文獻(xiàn)43-44

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王磊;肺部γ放射部內(nèi)污染現(xiàn)場快速評估關(guān)鍵技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2013年

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本文編號：818579