G（E）函數(shù)用于NaI（Tl）譜儀的劑量計算分析

1、GE函數(shù)用于NaITl譜儀的劑量計算分析摘要：GE函數(shù)法是一種有效的譜-劑量轉(zhuǎn)換方法，在該文中采用蒙卡模擬的方法分析了NaITl譜儀的GE函數(shù)，并通過相關(guān)實驗對不同劑量環(huán)境時的GE函數(shù)計算值與劑量率儀測量值進行比照分析，分析結(jié)果說明，在低劑量時GE函數(shù)法域?qū)嶋H測量值的結(jié)果非常吻合100nSv/h左右。實驗結(jié)果同時說明劑量率的適用范圍與譜儀本身性能有關(guān)。在一定的劑量率范圍內(nèi)，采用蒙卡方法計算GE函數(shù)并進行譜-劑量轉(zhuǎn)換，其結(jié)果是可以接受的。使用NaITl譜儀在測量能譜的同時可以分析劑量。關(guān)鍵詞：GE函數(shù)NaITl譜儀蒙卡模擬劑量率中圖分類號：TL81文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X202

2、107a-0015-03為了改善以往劑量測量儀器的能量響應(yīng)問題，研究出了一種直接測量輻射的物理特性如能譜、注量等的方法，然后通過專門的計算給出所定義劑量值【1】。該文針對NaITl譜儀，通過蒙卡模擬的方法得到GE函數(shù)，同時開展實驗在不同劑量率條件下進行測量比照分析，分析結(jié)果說明在一定劑量率范圍內(nèi)，采用蒙卡模擬計算得到的GE函數(shù)進行譜-劑量轉(zhuǎn)換，其結(jié)果是可以接受的。1GE函數(shù)GE函數(shù)法是目前廣泛關(guān)注的用于全譜分析劑量的方法，在實際應(yīng)用過程中將采用離散的形式，即1式所示：其中：H為待求量；CEj，E0為能量為E0的光子入射，測量譜各道的計數(shù)；GEj為能量為E時的轉(zhuǎn)換系數(shù)。在計算時，通過1式可以計算

3、全譜所對應(yīng)的劑量。GE函數(shù)需采用一系列入射能量為E0，E1，E2，Em的光子，對應(yīng)著一系列的H值理論值或標(biāo)準(zhǔn)測量值，并測量得到一系列的譜CE，E0，CE，E1，CE，E2，CE，Em。根據(jù)測量結(jié)果組建方程組2：通過求解上述方程組可以得到GEm函數(shù)值，通過擬合確定GE函數(shù)表達式，或者插值方式給出不同能量E所對應(yīng)的GE具體數(shù)值。2NaITl譜儀能量響應(yīng)分析和譜儀的GE函數(shù)模擬實驗采用的NaI探測器為堪培拉NAIS2×2-NaITlLEDTemperatureStabilizedScintillationDetector。數(shù)據(jù)處理模塊為OspreyTM數(shù)字多道分析器MCA。針對該探測器分別

4、采用兩種方法進行了能量響應(yīng)的計算分析，實驗和蒙卡模擬分析。蒙卡模擬時采用儀器廠商提供的機械結(jié)構(gòu)進行建模。進行能量響應(yīng)刻度實驗選用的放射源為Cs-137、Co-60、Am-241、Ba-133，進行蒙卡分析選用的射線也是這幾種核素。圖1中分別展示了探測器模擬計算和實驗測量的不同能量響應(yīng)結(jié)果。圖中采用的是探測器的本征峰效率，即全能峰計數(shù)與進入晶體中光子數(shù)之間的比值。通過圖1的結(jié)果比較可以得到結(jié)論：蒙卡模擬能解決刻度源不夠的問題，可以為在缺少實驗條件時可以采用蒙卡的模擬仿真算法來進行插值分析。在分析NaI譜儀GE函數(shù)時，因?qū)嶒灄l件限制，缺少足夠能量的標(biāo)準(zhǔn)源，根據(jù)上面的實驗結(jié)果，在一定誤差范圍內(nèi)可以采

5、用蒙卡模擬計算的結(jié)果進行GE分析，在實驗中采用公式2對GE函數(shù)值進行擬合計算，具體結(jié)果見圖2。3NaITl譜儀的GE函數(shù)測量劑量法和實際測量劑量的比較通過上一節(jié)對GE函數(shù)的求解，下面通過開展GE函數(shù)法和實際測量的比較實驗，來對NaITl譜儀的GE函數(shù)測量劑量法的適用性進行分析。在實驗室內(nèi)采用不同放射源構(gòu)建不同的劑量環(huán)境，同時對劑量率儀測量結(jié)果和GE函數(shù)分析結(jié)果進行比較，以便分析GE函數(shù)法的適用范圍。在實驗中采用的放射源數(shù)據(jù)見表1，劑量率測量結(jié)果見圖3。由圖3可以得到以下結(jié)論：1當(dāng)劑量率范圍為90nSv/h30uSv/h時，誤差范圍在15%以內(nèi)。2當(dāng)劑量率范圍為90nSv/h100uSv/h時，

6、誤差范圍在30%以內(nèi)。3當(dāng)劑量率繼續(xù)增大時，劑量分析結(jié)果誤差進一步增大。造成以上結(jié)果的原因如下：1對于高劑量率范圍時，由于NaI譜儀本身電子學(xué)線路的局限性，存在計數(shù)率限制，造成死時間增多，計數(shù)相對減少，所得劑量率計算值相對減少。2NaITl和劑量率儀的角響應(yīng)影響，因?qū)嶒炗梅派湓摧^強，因此散射光子占有一定的份額，對測量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。3對于該實驗采用的NaI譜儀，經(jīng)分析，其全譜計數(shù)率最高能夠到達約10萬cps，此時劑量率約100uSv/h。4結(jié)論通過該文對通過蒙卡的方式擬合計算NaITl譜儀的GE函數(shù)，并將GE函數(shù)法求解劑量率與實際測量的劑量率進行了比對，確定采用一臺譜儀測量可以同時實現(xiàn)核素

7、能譜分析和劑量率的測量，能夠有效的減少本錢，具體結(jié)論和建議如下：1GE函數(shù)進行譜-劑量轉(zhuǎn)換的方法在一定的劑量率范圍內(nèi)是可行的，當(dāng)超過該測量范圍時，測量結(jié)果誤差增大，該方法將不再適用。2在實驗條件缺乏時，建議通過蒙卡模擬的方法計算GE函數(shù)，其準(zhǔn)確度是可以接受的。3劑量率有效測量范圍與譜儀本身的性能有關(guān)，在該劑量率范圍內(nèi)采用GE函數(shù)進行譜-劑量轉(zhuǎn)換，其結(jié)果是可以接受的。參考文獻【1】任曉娜，胡遵素.用NaITl探測器測量輻射場劑量特性的加權(quán)積分法研究J.輻射防護，2021，232：65-73.【2】唐麗麗.能譜全譜法測定劑量方法技術(shù)研究D.成都理工大學(xué)，2021.【3】李惠彬，賈明雁.就地HPGe譜儀能譜/劑量轉(zhuǎn)換函數(shù)計算A.全國核與輻射設(shè)施退役學(xué)術(shù)交流會，2021：464-471.【4】SJun，CYYi，HSChi，etal.CalculationofSpectrumtoDoseConversionF