一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

L&WBC型肺及全身計(jì)數(shù)器是北京中智核安科技有限公司研制的新一代肺及全身計(jì)數(shù)器，具有測(cè)量人體肺部伽馬放射性活度、內(nèi)照射劑量和人體全身放射性水平的功能，也可以測(cè)量肝臟和腹部等的放射性，其整體性能達(dá)到，在肺部放射性活度測(cè)量方面達(dá)到。由于采用了無(wú)源效率刻度技術(shù)，極大提高了肺計(jì)數(shù)器的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用能力，是國(guó)際上不需要人體體模就能夠精確測(cè)量肺部活度的產(chǎn)品，其測(cè)量的準(zhǔn)確性得到中輻院人體肺模型的檢驗(yàn)。

二、系統(tǒng)組成、功能、性能和主要技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用如圖1。

圖1　肺計(jì)數(shù)器測(cè)量人體模型現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

L&WBC的標(biāo)準(zhǔn)配置為4個(gè)50%效率N型高純鍺探測(cè)器、一個(gè)8升的NaI探測(cè)器、機(jī)械系統(tǒng)、控制終端與操作臺(tái)、肺計(jì)數(shù)器能譜分析軟件、肺計(jì)數(shù)器無(wú)源效率刻度軟件和人體內(nèi)照射劑量評(píng)估軟件組成，可以選配低本底屏蔽室。各部分的功能如下：

• 高純鍺探測(cè)器用于測(cè)量肺部放射性核素的活度，測(cè)量結(jié)果作為全身內(nèi)照射劑量評(píng)估的依據(jù)；
• NaI探測(cè)器進(jìn)行全身掃描，測(cè)量全身放射性計(jì)數(shù)；
• 控制終端完成全部放射性數(shù)據(jù)的采集與處理；
• 肺計(jì)數(shù)器能譜分析軟件完成放射性能譜數(shù)據(jù)的采集與分析；
• 無(wú)源效率刻度軟件完成肺部測(cè)量的效率刻度因子計(jì)算，作為活度測(cè)量的基礎(chǔ)；
• 機(jī)械系統(tǒng)可以6自由度旋轉(zhuǎn)，使得探測(cè)器與人體肺部保持規(guī)定的測(cè)量位置；
• 內(nèi)照射劑量評(píng)估軟件在活度測(cè)量的基礎(chǔ)上，根據(jù)IAEA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算全身內(nèi)照射劑量。

系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)如下：

• 整個(gè)系統(tǒng)重量小于500kg；
• 系統(tǒng)尺寸：高1.6米，長(zhǎng)1.8米（可擴(kuò)展），寬1.2米；
• 系統(tǒng)電源：200~250伏，50Hz；
• 系統(tǒng)功耗：?jiǎn)?dòng)時(shí)小于1200瓦，運(yùn)行時(shí)小于1000瓦；
• 使用溫度環(huán)境：－10^oC到50^oC；
• 使用環(huán)境相對(duì)濕度：2%~95%；
• 系統(tǒng)對(duì)典型核素的探測(cè)下限指標(biāo)見(jiàn)表１.

表1　L&WBC-1對(duì)典型核素的探測(cè)下限

2.1高純鍺探測(cè)系統(tǒng)

配置四個(gè)50%效率N型（或者寬能型）探測(cè)器，兩路多道電子學(xué)系統(tǒng)，兩臺(tái)電致冷裝置，和兩套鉛屏蔽組成。

(1)高純鍺探測(cè)器　

• 探測(cè)器采用超低本底冷指材料，具體指標(biāo)如下：
• 能量分辨率，對(duì)于5.9keV，小于800eV，對(duì)于1332keV，小于2.2keV； 相對(duì)效率：>50%；
• 能量范圍：3KeV到10MeV。

（2）多道電子學(xué)系統(tǒng)

多道電子學(xué)系統(tǒng)為采用中智核安科技有限公司的GammaSpectrum－1型多道，GammaSpectrum-1是北京中智核安科技有限公司推出的適用于實(shí)驗(yàn)室條件的HPGe譜儀，全部采用級(jí)器件，性能穩(wěn)定可靠，在實(shí)驗(yàn)室中可以長(zhǎng)期保持優(yōu)秀的指標(biāo)，其性能指標(biāo)顯著優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品，為樣品測(cè)量、科研實(shí)驗(yàn)提供保障。

（3）電致冷裝置

• 尺寸：31.8×31.8×28cm；
• 重量：21.4kg；
• 電源：交流220~250V，50Hz；
• 制冷劑：混合氣體，不含CFC；
• 連接軟管：壓縮機(jī)機(jī)箱和冷頭由3米長(zhǎng)軟管連接；
• 使用環(huán)境溫度：-10^oC到50^oC；
• 使用環(huán)境相對(duì)濕度：2%~95%。

（4）鉛屏蔽

包裹在探頭外，形成一個(gè)小范圍的低本底環(huán)境。重量200公斤。

2.2  NaI探測(cè)器

• 作為全身計(jì)數(shù)探測(cè)器，放置于測(cè)量床下，進(jìn)行全身掃描，技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)如下：
• 晶體尺寸：4英寸×4英寸 ×16英寸探測(cè)器；
• 能量分辨率：對(duì)于Cs-137的661keV能量，為7%；
• 多道：4096道；
• 掃描時(shí)間：按照國(guó)際ANSI N13.30標(biāo)準(zhǔn)，一分鐘完成全身掃描；
• 重量：不大于30kg。

2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)

L&WBC-1的機(jī)械結(jié)構(gòu)如下圖2，主要完成高純鍺探測(cè)器支撐與位置調(diào)整，人體承載，全身掃描探測(cè)器軌道固定等功能。機(jī)械系統(tǒng)的六自由度定位可將探測(cè)器定位于精確的角度和位置，與四個(gè)低能高效率探測(cè)器相配合，實(shí)現(xiàn)探測(cè)效率的，并降低肺部钚鈾等放射性核素的探測(cè)限。較大的活動(dòng)范圍，可實(shí)現(xiàn)對(duì)其他器官的測(cè)量，如甲狀腺、肝臟等。

                                                                       圖2  L&WBC-1機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

主要技術(shù)參數(shù)：

• 重量：不大于500kg（除低本底整體屏蔽室以外）；
• 尺寸：高1.6米，長(zhǎng)1.8米（可擴(kuò)展），寬1.2米；
• 材料：不銹鋼；
• 探測(cè)器前后運(yùn)動(dòng)范圍：50厘米；
• 探測(cè)器6自由度旋轉(zhuǎn)，在任意角度可固定；
• 全身掃描探測(cè)器控制電機(jī)：伺服驅(qū)動(dòng)器，MR-J3-A，三菱，200瓦。

2.4   肺計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)采集與能譜分析軟件

    肺計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)采集與能譜分析軟件 GammaSharp為新一代HPGe能譜分析軟件，采用一鍵式全自動(dòng)能譜分析功能為用戶提供初步的樣品放射性核素識(shí)別和活度信息，在此基礎(chǔ)上提供交互分析功能，實(shí)現(xiàn)能譜的精確分析。GammaSharp軟件內(nèi)置3000余種γ放射性核素同位素譜線系，來(lái)自ENSF（Evaluated nuclear structure data file）的核素庫(kù)，其射線分支比等信息精確可靠。軟件可直接讀取GSCOCH計(jì)算得出的效率刻度結(jié)果并自動(dòng)進(jìn)行核素識(shí)別，活度計(jì)算，并給出活度最小可探測(cè)限。最多可同時(shí)獲取十個(gè)實(shí)時(shí)能譜。肺計(jì)數(shù)器軟件主界面如下圖3所示。

圖3 肺計(jì)數(shù)器能譜分析軟件典型界面

2.5 內(nèi)照射劑量評(píng)估軟件

GammaSharp軟件分析的結(jié)果可被劑量計(jì)算軟件調(diào)用，計(jì)算被測(cè)量人所受內(nèi)照射劑量，內(nèi)照射劑量評(píng)估軟件界面如下圖4所示。其中的模型采用IAEA的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

圖4  劑量計(jì)算軟件界面

2.6 無(wú)源效率刻度軟件

肺計(jì)數(shù)器活度測(cè)量的基礎(chǔ)是效率刻度，肺的效率刻度非常困難，目前一般采用人體體模，并結(jié)合數(shù)百塊點(diǎn)源，這種方法的缺點(diǎn)是價(jià)格非常昂貴、需要大量的輻射源、不準(zhǔn)確。中智核安科技有限公司為此開(kāi)發(fā)了具有水平的無(wú)源效率刻度軟件，經(jīng)過(guò)了中國(guó)輻射防護(hù)研究院3個(gè)體模的檢驗(yàn)，誤差在6%以內(nèi)，大大提高了肺計(jì)數(shù)器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用能力，極大降低了肺計(jì)數(shù)器的使用難度。

效率刻度因子計(jì)算軟件GSCOCH（V1.0）基于人體胸部CT掃描數(shù)據(jù)計(jì)算效率刻度因子，解決了肺部放射性核素活度測(cè)量的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了放射性活度精確測(cè)量。獲得人體CT數(shù)據(jù)后，GSCOCH可自動(dòng)提取肺部模型，對(duì)肺部進(jìn)行標(biāo)記，然后利用數(shù)值計(jì)算的方法，快速給出效率刻度因子，相對(duì)于傳統(tǒng)的蒙特卡洛方法節(jié)省了上百倍的時(shí)間。GSCOCH具備胸壁厚度調(diào)整功能，對(duì)于沒(méi)有CT數(shù)據(jù)的測(cè)量對(duì)象，可以在參考人模型基礎(chǔ)上通過(guò)調(diào)整實(shí)現(xiàn)測(cè)量個(gè)體的效率刻度因子計(jì)算。GSCOCH可在譜范圍內(nèi)的能量進(jìn)行刻度，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該軟件的誤差僅為6%。GSCOCH軟件典型界面如圖5所示意，計(jì)算結(jié)果與MCNP程序的比較如圖6。

圖5  肺計(jì)數(shù)器效率刻度因子計(jì)算軟件GSCOCH典型界面

圖6　效率曲線計(jì)算結(jié)果

三、LC-1技術(shù)特點(diǎn)

• 采用無(wú)源效率刻度軟件，不需要昂貴的人體體模即可以開(kāi)展精確測(cè)量，使得肺計(jì)數(shù)器的可操作性強(qiáng)，很容易實(shí)際應(yīng)用；
• 不僅可以測(cè)量肺，也可以測(cè)量甲狀腺等其他器官；
• 具備全身計(jì)數(shù)掃描測(cè)量功能；
• 測(cè)量的自動(dòng)化程度高，自動(dòng)生成報(bào)告；
• 測(cè)量與內(nèi)照射評(píng)估一體化；
• 測(cè)量程序符合IAEA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

四、主要應(yīng)用領(lǐng)域

該系統(tǒng)主要應(yīng)用于核事故應(yīng)急測(cè)量，放射性從業(yè)人員內(nèi)照射檢查等領(lǐng)域，疾病預(yù)防與控制中心作為核應(yīng)急設(shè)備等。