[發明專利]一種直讀式電子個人劑量儀的能量響應修正方法

有效

• 申請號: 201610178911.2
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105717534B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 黃平;張友德;龔嵐;熊秋風
• 申請（專利權）人: 四川中測輻射科技有限公司
• 主分類號: G01T7/00
• 分類號: G01T7/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 崔建中

技術領域

本發明涉及電離輻射監測領域，特別涉及一種直讀式電子個人劑量儀的能量響應修正方法。

背景技術

個人劑量儀是用來監測X射線和gamma射線對人體照射時的劑量當量率和劑量當量的電子儀器儀表，廣泛應用于核電站、核潛艇、輻照站、海關、同位素應用、工業X射線、gamma射線無損探傷、放射醫療、鈷源治療、gamma輻照、放射性實驗室、核設施周圍環境監測等領域，對工作人員進行個人安全防護監測及放射性提示。個人劑量儀是智能型袖珍儀器，采用功能較強的低功耗單片機技術制作而成，在測量范圍內，可任意設置各種閾值報警值，并發生聲光報警及時提醒工作人員注意安全。儀器主要技術符合國家標準和國際標準，是目前國內同類儀器中功能強、體積小、功耗低的佩帶式袖珍儀器。

直讀式電子個人劑量儀具有小型化、多功能、寬量程、實時測量、低功耗等特點，被廣泛應用于核電、反應堆、放射醫學等輻射場所工作人員的個人劑量監測。Si-PIN半導體探測器由于在靈敏度、體積、功耗、價格等方面具有優勢，是直讀式電子個人劑量儀系統的核心關鍵部件之一。同時，由于Si-PIN探測器材料原子系數高于組織材料和靈敏層厚度低等因素影響，該探測器很難形成帶電粒子平衡條件。上述原因導致在50keV-1.25MeV能量范圍內，Si-PIN探測器能量響應不一致，尤其在低能附近(小于100keV)響應值偏高。由于Si-PIN探測器能量響應不一致，采用傳統單通道計數的方法嚴重影響儀器的測量精度。

傳統能響補償材料相關參數可通過數值計算或蒙特卡洛模擬實現。能響補償方法的核心是設計出與Si-PIN探測器能量響應互補的材料組合，達到抵消Si-PIN探測器在低能段響應過高的目的。該方法的難點是不易加工出批量滿足條件的補償材料，同時測量誤差相對較大，對Si-PIN探測器要求較高。

能譜測量則是通過測量探測器輸出的脈沖幅度值，幅度信息代表射線能量，利用不同射線能量對劑量的影響權重不同，達到能量響應修正的目的。此方法由于功耗、成本等因素影響，不滿足直讀式電子個人劑量儀的基本要求。

本發明為國家重大科學儀器設備開發專項資金資助項目(項目名稱：新型電離輻射檢測儀器和關鍵部件開發及應用，項目編號：2013YQ090811)。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種直讀式電子個人劑量儀的能量響應修正方法，該方法采用復合過濾材料和Si-PIN半導體探測器相結合的多通道探測系統，通過識別輻射場射線能量特征的方式，完成直讀式電子個人劑量儀的能量響應修正，提高個人劑量當量參數的測量精度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種直讀式電子個人劑量儀的能量響應修正方法，包括對輻射區域的放射工作人員核輻射探測和對探測后得到的核輻射信息進行處理等步驟，具體步驟如下：

步驟1：采用多通道探測器探測核輻射區域，所述多通道探測器中每一個通道都包含厚度不同的復合過濾材料和Si-PIN半導體探測器；

步驟2：采用電荷靈敏放大器對經過復合過濾材料和Si-PIN半導體探測器后形成的弱電流信號進行放大處理，形成電壓脈沖信號，電荷靈敏放大器在后端電路參數保持一致的情況下，只需改變通道的復合過濾材料厚度值，根據通道脈沖計數比值即可計算出輻射場射線能量特征；

步驟3：采用正比放大器對電荷靈敏放大器的輸出信號進行二次放大，采用甄別器對正比放大器的輸出信號進行脈沖整形，得到整形后的方波脈沖信號；

步驟4：對整形后的多通道脈沖信號進行計數，并完成多通道脈沖信號計數之間的通道比值計算；

步驟5：采用標準輻射場刻度出通道比值與輻射場射線能量的對應關系，刻度點之間的能量與通道比值關系通過多項式擬合或插值實現，通過通道比值即可識別輻射場射線特征能量；

步驟6：采用標準輻射場刻度出每個能量段條件下，即47.9keV、65.0keV、83.1keV、100.0keV、117.7keV、164.0keV、207.5keV、661.6keV、1250.0keV共9個能量段下，各通道計數與標準劑量之間的轉換修正因子，進一步結合標準輻射場的能量特征值直接刻度出探測系統關鍵部件通道比值與輻射場射線能量的對應關系，求得探測器在各能量條件下的計數-劑量當量轉換因子；

步驟7：用計數-劑量當量轉換因子與測量過程中的脈沖計數值相乘得到所測量的輻射場射線能量條件下的劑量當量值；