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重离子径迹影像探测器研制及初步实验测试闫思齐.pdf

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第37 卷 第8 期 核 技 术 Vol.37, No.8 2014 年8 月 NUCLEAR TECHNIQUES August 2014 1,2 1 2 2 2 2 闫思齐 卢小龙 党秉荣 段利敏 李文建 李占奎 2 1 1 1 1 1 宋海宏 严 岩 韦 峥 王 洁 王俊润 姚泽恩 1 (兰州大学核科学与技术学院 兰州 730000 ) 2 (中国科学院近代物理研究所 兰州 730000 ) 研制了一套基于气体雪崩电离室和 CCD (charge-coupled device)影像获取系统的重离子径迹影像探测 器。利用239Pu 放出的α粒子,对所研制的重离子径迹影像探测器系统进行了初步的实验测试。测试结果显示, 所研制的重离子径迹影像探测器系统能够成功地抓拍到 α 粒子的径迹,其径迹形貌与气体雪崩电离室中工作 气体的气压、CCD 相机的曝光时间等参数密切相关。对工作气体气压为15 hPa、曝光时间10 s 的α粒子径迹 影像数据分析表明,径迹分布呈轴对称,径迹宽度沿轴向逐渐减小,径迹影像的像点密度沿轴向逐渐增加。 重离子径迹,气体雪崩电离室,三乙胺(triethylamine, TEA),CCD 影像获取系统 TL81 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.080403 由于重离子所表现出的独特的生物学效应及剂 宇宙射线主要为高能质子(约占 84.3% ),重离子 量分布优势,重离子治疗被认为是一种较理想的放 成分较小(α 粒子及其他重粒子约占 15.7%),但 射治疗方式[1] 。在重离子治疗研究中,重离子的剂 因重离子具有很高的电离能力,其对航天器元件及 量及相对生物效应与重离子在组织中的传能线密度 宇航员的辐射效应不容忽视[12] 。因此,所发展的重 LET (Linear Energy Transfer)和径向能量沉积分布 离子径迹影像探测器在航天领域基础研究方面也有 [2] D(r) (r 为重离子径迹的径向距离)等密切相关 , 重要的应用前景。 即需要研究和正确描述重离子在组织中的传输径 迹。目前,有关重离子在组织中的传输径迹及剂量 1 [6−10] 分布的蒙特卡罗模拟研究已得到了快速发展[3−4] ,但 生物体中 DNA 双螺旋线间距在纳米量级,细 模拟结果需要实验的验证。因此,发展重离子径迹 胞核的大小在微米尺度。目前,在此精度下直接测 探测器用以实验测量和正确描述重离子的径迹及能 量生物体中重离子径迹及能量沉积在技术上还存在 量沉积十分必要。采用传统的固体径迹探测器(如 困难。重离子径迹影像探测器系统采用气体电离室 CR-39)虽然可以实现重离子的径迹测量[5] ,但需离 等效放大生物组织,通过重离子穿过气体电离室模 线处理,无法实现在线实时测量。近年来,随着气 拟重离子在生物组织中的输运径迹及能量沉积的空 体雪崩电离室和 CCD (charge-coupled device)相机 间分布。 技术的发展,一种可用于重离子径迹的在线实时测
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