圆柱型自由空气电离室的设计与研究

圆柱型自由空气电离室的设计与研究

论文摘要

X射线是核外电子产生的短波电磁辐射,具有较强的穿透性,所以,自X射线被发现以来,随着研究的不断深入与发展,其应用已渗透到各行各业。在医学领域的应用也越来越多。随着社会的发展,人们的生活水平日益提高,癌症的发病率和死亡率快速上升。其中,乳腺癌患者人数在我国更是以每年3%的速度上升。钼靶X射线作为早起乳腺诊断的重要方法,如果辐照剂量过量,可能诱发乳腺癌。所以必须设法控制乳腺摄影技术对乳腺的辐射剂量,尽量减少辐射对人体的伤害。电离室作为气体辐射探测器,对空气比释动能准确测量特别重要。本文首先对钼靶X射线辐射场同轴性、均匀性进行了测量,在距辐射源60cm处辐射场均匀性好于99%的辐射野大小为55cm,符合实验要求。对硅漂移(SDD)探测器进行准确的能量和效率刻度后,完成了钼靶X射线辐射质能谱的测量,实验所得能谱与理论能谱一致。为了保证测量数据的准确性,基于labview平台开发了双通道测量软件,两个通道分别测量基准电离室和监督电离室电离电流,根据监督电离室电离电流可以有效判断光机稳定性是否良好。另外,为了控制电离室体积,开发了电机控制软件,通过软件可以控制连接在电机上的活塞,进而改变电离室体积。设计、加工并装配了圆柱型自由空气电离室,完成了这个电离室的物理设计、机械结构设计以及之后的加工装配。装配完成后对电离室性能进行了测量,结果显示电离室的漏电小于1fA,也就是说,漏电造成的影响非常小,电离室可以正常工作。对测量空气比释动能所需要的各个修正因子进行了测量和模拟。最后测量该电离室不同体积时在各个辐射质下的空气比释动能,并对传递电离室RC6M 9066进行刻度。最后对圆柱电离室的空气比释动能和传递电离室RC6M 9066的刻度因子进行了不确定度的评定,结果圆柱电离室空气比释动能的相对标准不确定度为0.21%(k=1),刻度因子的相对标准不确定度为0.56%(k=2)。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 课题背景与意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 国际计量局BIPM
  •     1.2.2 美国NIST
  •     1.2.3 日本NMIJ
  •   1.3 本文主要研究内容
  • 第2章 理论基础
  •   2.1 X射线
  •     2.1.1 X射线的产生
  •     2.1.2 X射线与空气的相互作用
  •   2.2 空气比释动能绝对测量原理
  •   2.3 自由空气电离室
  •   2.4 本章小结
  • 第3章 实验装置
  •   3.1 钼靶X射线辐射装置
  •     3.1.1 钼靶X射线机
  •     3.1.2 定位系统
  •     3.1.3 辐射野的测量
  •     3.1.4 辐射场能谱测量
  •   3.2 微电流测量系统
  •     3.2.1 双通道测量软件
  •     3.2.2 电机控制软件
  •   3.3 本章小结
  • 第4章 圆柱型自由空气电离室
  •   4.1 圆柱型自由空气电离室的设计
  •     4.1.1 电离室设计原则
  •     4.1.2 主要零部件
  •     4.1.3 控制电机
  •   4.2 电离室的加工与装配
  •   4.3 电离室物理参数
  •   4.4 电离室性能测试
  •     4.4.1 电离室饱和曲线
  •     4.4.2 漏电流
  •   4.5 本章小结
  • 第5章 圆柱型自由空气电离室相关修正因子
  • s'>  5.1 复合损失修正ks
  • p'>  5.2 前壁穿透kp
  • pol'>  5.3 极性修正kpol
  • dia'>  5.4 光阑边沿穿透修正kdia
  • a'>  5.5 空气衰减修正因子ka
  • d'>  5.6 电场畸变修正因子kd
  • e、散射ksc、荧光子kfl修正因子'>  5.7 电子损失ke、散射ksc、荧光子kfl修正因子
  • h'>  5.8 空气湿度修正因子kh
  •   5.9 本章小结
  • 第6章 空气比释动能绝对测量与传递电离室刻度
  •   6.1 空气比释动能的绝对测量
  •   6.2 传递电离室的刻度
  •   6.3 本章小结
  • 第7章 不确定度
  •   7.1 空气比释动能不确定度分析
  •   7.2 传递电离室不确定度分析
  •   7.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 李若楠

    导师: 任世伟,吴金杰

    关键词: 钼靶射线,圆柱型电离室,修正因子,空气比释动能,不确定度

    来源: 河北科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,医药卫生科技

    专业: 物理学,基础医学,生物医学工程

    单位: 河北科技大学

    分类号: R312;O434.1

    DOI: 10.27107/d.cnki.ghbku.2019.000229

    总页数: 77

    文件大小: 5159K

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