基于CMOS的輻射劑量及二維分布探測器設(shè)計研究.pdf

1、隨著核能逐漸地走入我們的生活當(dāng)中，核材料的應(yīng)用范圍逐漸得到擴展，核能和核技術(shù)大量地應(yīng)用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、醫(yī)療和衛(wèi)生領(lǐng)域，以及科學(xué)研究和國防等領(lǐng)域。然而，高能的核輻射會極大地?fù)p害人的身體健康，因此及時有效地探測輻射是非常必要的。
　　在某些場合（如微縫探測、薄膜分析等）需要同時探測輻射的劑量和二維分布信息。然而，目前能夠同步探測輻射劑量和二維分布的探測器尚且不多。本文提出一種直接利用CMOS圖像傳感器的探測核輻射的新方法，該方法

2、不用將輻射轉(zhuǎn)換成可見光而直接成像。本文做了相關(guān)實驗并給出分析，證實將CMOS傳感器應(yīng)用于核輻射探測中是可行的?；谏鲜隼碚摲治觯O(shè)計了一種可以同時探測輻射劑量和二維分布的輻射探測器，本文主要完成了以下研究工作:
　　(1)介紹了輻射探測技術(shù)的研究現(xiàn)狀，比較了目前常用的輻射探測方法，由此提出了一種將CMOS圖像傳感器直接應(yīng)用在核輻射探測中的新方法。
　　(2)介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、特點和應(yīng)用領(lǐng)域，重點描述了其在函數(shù)逼近

3、中的改進(jìn)算法——LM和BFGS算法。
　　(3)比較CMOS與CCD圖像傳感器的特點，由于CMOS傳感器具有抗輻射性能好、成本低和速度高等優(yōu)點，被用作輻射探測系統(tǒng)的核心部件，并據(jù)此設(shè)計了基于CMOS圖像傳感器和DSP處理器的硬件電路結(jié)構(gòu)圖。
　　(4)介紹了灰度分析方法，將灰度分析應(yīng)用在圖像預(yù)處理中，從系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌让枋隽讼到y(tǒng)的工作流程，同時從圖像采集和數(shù)據(jù)處理方法兩方面完成軟件的設(shè)計。
　　(5)為了分析CMOS

4、對放射源的灰度響應(yīng)，這里利用軟件MATLAB分析了241Am源對CMOS的輻照圖像，提出了利用累積灰度值的信息來表征輻射劑量的方法，創(chuàng)建了基于BFGS算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，擬合了241Am累積灰度值和累積劑量的關(guān)系，并由此完成了輻射劑量的標(biāo)定實驗。為了比較不同能量放射源的劑量探測效果，實施了152Eu源對CMOS的輻照實驗，實驗證明，這種方法也適用于152Eu放射源。
　　(6)為了分析探測器探測二維分布的功能，比較了點狀放射源(6