SrI(Eu)宽量程γ剂量仪研究
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摘要
γ剂量仪是辐射场监测的重要设备，被广泛应用于场所剂量监测、环境辐射水平评
估、辐射安全监管等领域，其性能优劣直接影响到测量结果的可靠性。为此，开展新型
高性能γ剂量仪的研究是非常有必要的。本文以研制一款宽量程、多用途、实时响应γ
剂量仪为目的，开展了电流法剂量率转换、剂量仪能量响应补偿等方法的研究工作，设
计开发了一款SrI(Eu)宽量程γ剂量仪。该剂量仪能够用于实时γ射线空气吸收剂量率
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的测量和γ能谱获取。论文的主要研究内容如下。
首先分析了在无机闪烁体SrI(Eu)与硅光电倍增管(SiPM)组合的探测器中使用电流
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法进行空气吸收剂量率测量的可行性，并构建了剂量仪的总体设计方案。随后，完成了
信号读出、信号调理、ADC采集、低噪声电源等硬件电路的设计制作。同时，为解决探
测器存在的低能端过响应问题，提出了结合Geant4探测器能量响应模拟和理论计算进
行能量响应补偿屏蔽体几何参数优化的方法，搜寻了用于剂量仪能量响应补偿的铅屏蔽
体厚度与孔隙率两个关键参数的最优值。此外，在FPGA与单片机中完成了数字核信号
的处理与剂量仪的功能实现，包括数字核信号的采集、基线估计与修正、电流法剂量率
转换、能谱获取、SiPM温度系数修正等。最后，对剂量仪进行了包括能量分辨率、能量
线性、能量测量下限在内的基本性能测试并在中国辐射防护研究院完成了剂量率刻度和
能量响应测量。
研究中，剂量仪采用了电流法进行γ射线空气吸收剂量率的测量，该方法相比于常
见的计数率法、G(E)函数法，能够让剂量仪在探测器输出脉冲发生严重堆积的情况下仍
然正常工作，拓展了此类探测器的剂量率测量量程。此外，剂量仪还通过添加带有孔隙
的铅屏蔽体来实现探测器在不同能量段的能量响应平衡。实验测试结果表明，本文所研
制的SrI(Eu)宽量程γ剂量仪在能谱测量中能量分辨率可达3.37%（@137Cs662keV）；
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对γ射线空气吸收剂量率的测量量程可达0.139μGy/h~258.8mGy/h，相对能量响应
（@137Cs662keV）误差在±30%以内。
关键词：SrI(Eu)；γ剂量仪；宽量程；能量响应补偿
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SrI(Eu)宽量程γ剂量仪研究
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Abstract
γdosimeterisanimportantequipmentforradiationfieldmonitoring,whichiswidelyused
infielddosemonitoring,environmentalradiationlevelassessment,radiationsafetysupervision
andotherfields,anditsperformancedirectlyaffectsthereliabilityofmeasurementresults.To
thisend,thestudyofnewhigh-performanceγdosimeterisverynecessary.Thispaperaimsto
developawiderange,multi-purpose,real-timeresponseγdosimeter.Forthispurpose,the
researchworkofcurrentdoserateconversion,energyresponsecompensationofdosimeterand
othermethodswascarriedout,andawide-ranged