[发明专利]一种直读式电子个人剂量仪的能量响应修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及电离辐射监测领域，特别涉及一种直读式电子个人剂量仪的能量响应修正方法。

背景技术

个人剂量仪是用来监测X射线和gamma射线对人体照射时的剂量当量率和剂量当量的电子仪器仪表，广泛应用于核电站、核潜艇、辐照站、海关、同位素应用、工业X射线、gamma射线无损探伤、放射医疗、钴源治疗、gamma辐照、放射性实验室、核设施周围环境监测等领域，对工作人员进行个人安全防护监测及放射性提示。个人剂量仪是智能型袖珍仪器，采用功能较强的低功耗单片机技术制作而成，在测量范围内，可任意设置各种阈值报警值，并发生声光报警及时提醒工作人员注意安全。仪器主要技术符合国家标准和国际标准，是目前国内同类仪器中功能强、体积小、功耗低的佩带式袖珍仪器。

直读式电子个人剂量仪具有小型化、多功能、宽量程、实时测量、低功耗等特点，被广泛应用于核电、反应堆、放射医学等辐射场所工作人员的个人剂量监测。Si-PIN半导体探测器由于在灵敏度、体积、功耗、价格等方面具有优势，是直读式电子个人剂量仪系统的核心关键部件之一。同时，由于Si-PIN探测器材料原子系数高于组织材料和灵敏层厚度低等因素影响，该探测器很难形成带电粒子平衡条件。上述原因导致在50keV-1.25MeV能量范围内，Si-PIN探测器能量响应不一致，尤其在低能附近(小于100keV)响应值偏高。由于Si-PIN探测器能量响应不一致，采用传统单通道计数的方法严重影响仪器的测量精度。

传统能响补偿材料相关参数可通过数值计算或蒙特卡洛模拟实现。能响补偿方法的核心是设计出与Si-PIN探测器能量响应互补的材料组合，达到抵消Si-PIN探测器在低能段响应过高的目的。该方法的难点是不易加工出批量满足条件的补偿材料，同时测量误差相对较大，对Si-PIN探测器要求较高。

能谱测量则是通过测量探测器输出的脉冲幅度值，幅度信息代表射线能量，利用不同射线能量对剂量的影响权重不同，达到能量响应修正的目的。此方法由于功耗、成本等因素影响，不满足直读式电子个人剂量仪的基本要求。

本发明为国家重大科学仪器设备开发专项资金资助项目(项目名称：新型电离辐射检测仪器和关键部件开发及应用，项目编号：2013YQ090811)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种直读式电子个人剂量仪的能量响应修正方法，该方法采用复合过滤材料和Si-PIN半导体探测器相结合的多通道探测系统，通过识别辐射场射线能量特征的方式，完成直读式电子个人剂量仪的能量响应修正，提高个人剂量当量参数的测量精度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种直读式电子个人剂量仪的能量响应修正方法，包括对辐射区域的放射工作人员核辐射探测和对探测后得到的核辐射信息进行处理等步骤，具体步骤如下：

步骤1：采用多通道探测器探测核辐射区域，所述多通道探测器中每一个通道都包含厚度不同的复合过滤材料和Si-PIN半导体探测器；

步骤2：采用电荷灵敏放大器对经过复合过滤材料和Si-PIN半导体探测器后形成的弱电流信号进行放大处理，形成电压脉冲信号，电荷灵敏放大器在后端电路参数保持一致的情况下，只需改变通道的复合过滤材料厚度值，根据通道脉冲计数比值即可计算出辐射场射线能量特征；

步骤3：采用正比放大器对电荷灵敏放大器的输出信号进行二次放大，采用甄别器对正比放大器的输出信号进行脉冲整形，得到整形后的方波脉冲信号；

步骤4：对整形后的多通道脉冲信号进行计数，并完成多通道脉冲信号计数之间的通道比值计算；

步骤5：采用标准辐射场刻度出通道比值与辐射场射线能量的对应关系，刻度点之间的能量与通道比值关系通过多项式拟合或插值实现，通过通道比值即可识别辐射场射线特征能量；

步骤6：采用标准辐射场刻度出每个能量段条件下，即47.9keV、65.0keV、83.1keV、100.0keV、117.7keV、164.0keV、207.5keV、661.6keV、1250.0keV共9个能量段下，各通道计数与标准剂量之间的转换修正因子，进一步结合标准辐射场的能量特征值直接刻度出探测系统关键部件通道比值与辐射场射线能量的对应关系，求得探测器在各能量条件下的计数-剂量当量转换因子；

步骤7：用计数-剂量当量转换因子与测量过程中的脉冲计数值相乘得到所测量的辐射场射线能量条件下的剂量当量值；