便攜式血液中子輻照劑量檢測儀的研制.pdf

1、隨著核技術(shù)與輻射技術(shù)的迅速發(fā)展，民用非核動力中子技術(shù)在各個領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如中子測井、中子誘發(fā)測井、中子照相、中子治癌、中子活化分析等，在給社會帶來巨大利益的同時，也時常發(fā)生涉及人員損傷的放射事故。 當(dāng)人體受到中子輻照后，不同能量的中子同人體組織中的元素發(fā)生相互作用，所產(chǎn)生的具有一定能量的次級帶電粒子能夠引起電離和激發(fā)，從而使肌體受到損傷，可引起較γ射線更為嚴(yán)重的骨髓造血抑制、出血、感染及免疫功能低下等病癥，并易導(dǎo)致早

2、期死亡，后果相當(dāng)嚴(yán)重。本論文旨在集成先進(jìn)的核探測、電路設(shè)計(jì)、信號采集與信息處理等技術(shù)，研制開發(fā)出便攜式高精度的血液中子輻照劑量檢測儀，能夠快速、準(zhǔn)確測量人體受到中子輻照的劑量，為醫(yī)學(xué)臨床提供診斷及救治的依據(jù)。 中子探測一般借助于中子和靶核相互作用所產(chǎn)生的帶電粒子實(shí)現(xiàn)，部分核素被中子照射后俘獲中子而變成放射性核素，測定其放射性活度便可以求得輻照中子劑量。在核事故或中子輻射事故中,中子受照劑量的估算比較困難，當(dāng)人體受到中子輻照以后，

3、體內(nèi)元素會發(fā)生活化反應(yīng)，產(chǎn)物具有一定的放射性，通過定性定量的測量該產(chǎn)物放射性可以推斷人體受到中子輻照的劑量。目前通過測量人體血液中的鈉(23Na)俘獲中子后產(chǎn)生的放射性核素24Na的活度是估算中子照射劑量的主要方法。本儀器根據(jù)γ射線的探測原理，對受中子輻照的患者血液中24Na衰變產(chǎn)生的γ射線進(jìn)行定性、定量測量，根據(jù)測得的γ射線活度推算患者受到中子輻照劑量。 儀器選用NaI(Tl)探測器，探測器中含有前置放大器和高壓模塊，采用低本

4、底裝置屏蔽。硬件設(shè)計(jì)以嵌入式單片機(jī)為控制平臺，主要由信號獲取模塊和主控模塊兩部分構(gòu)成。信號獲取模塊將前置放大器輸出的弱信號進(jìn)行放大，通過整形濾波，然后經(jīng)過脈沖峰值捕捉與保持，輸入到主控模塊。在主控模塊中，利用微控制器本身自帶的高速ADC將模擬電壓脈沖信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并存儲，微控制器可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)多道脈沖幅度分析器功能，并將結(jié)果在LCD上以譜線的形式顯示或者通過USB接口把數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)。軟件設(shè)計(jì)包括信號獲取模塊軟件和主控模

5、塊軟件兩部分，信號獲取模塊軟件主要完成測量時間的定時，中斷內(nèi)獲取數(shù)據(jù)并形成譜線，保存數(shù)據(jù)在本地存儲區(qū)、通過串口通信軟件將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺啬K等。主控模塊軟件用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，主要包括菜單部分、譜線顯示部分、參數(shù)設(shè)置窗口以及對信號獲取模塊的控制，包括通過串口通信傳輸當(dāng)前譜線、進(jìn)行啟動、停止測量和設(shè)置測量時間等控制。 通過系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)，基本實(shí)現(xiàn)了對受中子輻照的血液中24Na活度的測定，從而根據(jù)24Na活度推算中子輻照劑量。此外該儀