γ射线在LSO晶体中的能量沉积.pdf

第 22卷第 6期 强 激 光 与 粒 子 束 Vo1．22，NO．6 2010年 6月 HIGH POW ER LASER AND PARTICLE BEAM S Jun．，2010 文章编号 ： i001—4322(2010)06—1351-04 丫射线在 LSO晶体 中的能量沉积 朱金辉， 牛胜利， 马继明，赵 军，黄流兴 (西北核技术研究所 ，西安 710024) 摘 要： 采用蒙特卡罗程序MCNP计算了7射线在 LSO晶体中的能量沉积分布并与相应的实验结果 进行 了对 比，验证 了该方法的正确性。在此基础上计算了不 同能量 的7射线在 LSO晶体 中的能量沉积分布 ， 分析 了7射线与物质的不 同作用对 晶体 中能量沉积分布的影响，总结出在晶体轴 向和径 向的能量沉积分布规 律 。轴向上 ，不 同能量 7射线在 LSO晶体 中的能量沉积近似为指数分布 ，在表面能量沉积密度较小；在径 向方 向，7射线在入射轴线上能量沉积密度很高，在距入射轴较近的区域 ，主要是次级 电子产生沉积能量 ，随着距离 的增大，7射线能量沉积逐渐减小；在距人射轴较远的区域 ，能量沉积主要是散射 7射线产生 。 关键词 ： LSO晶体 ； 7射线 ； 能量沉积； 蒙特卡罗方法 、 中图分类号 ： 0242．1； TL812 文献标志码 ： A doi：lO．3788／HPLP1351 在应用射线针孔成像技术进行图像诊断测量中，需用荧光体将针孔成像后 的射线能转换为可见光来进行 照相。LsO(LuSiO ：Ce)是一种高密度、高原子序数的闪烁晶体 ，由于其对 7射线具有响应时间快 ，发光产 额高，并具有一定的能量分辨、不易潮解、对中子灵敏度低等独特优点，使其成为中子、7混合辐射场下进行 7 射线针孔成像图像诊断常选荧光转换体 口]。荧光的弥散效应是影响针孔成像图像分辨的重要因素之一 ，所谓 荧光弥散指的是出射荧光相对于入射射线方 向的径 向扩散程度，主要由射线在 晶体中的能量沉积分布决定。 因此 ，研究不同能量 7射线在 LSO晶体中的能量沉积分布规律 ，可为针孔照相诊断系统中晶体厚度 的选取及 图像后处理分析提供参考依据 。本文采用 MCNP程序计算了0．1～10MeV 的7射线在 LSO晶体 中的能量 沉积分布 ，结合 7射线与物质作用的机理，分析了7射线能量对晶体 中能量沉积分布的影响，得到 了7射线在 LSO晶体中的能量沉积分布规律。 1 Y射线在 LSO晶体 中的能量沉积分布计算 7射线在 LSO晶体中通过光电效应产生次级 电子 ，康普顿效应产生次级 电子和次级 7射线，电子对效应 产生正负电子对 ，没有发生反应的7射线会出射到晶体外 。次级电子通过电离在晶体中产生能量沉积 ，通过辐 射产生次级 7射线。正 电子在输运过程的最后发生湮灭 ，产生两个能量为 0．511MeV的 射线 。7射线产生 的次级 射线、次级电子产生的次级 7射线和正电子湮灭产生的7射线在 LS0晶体 中的能量沉积原理和初级 7射线是一致 的，最后都是通过次级电子的电离作用产生能量沉积 。图1和图2分别是电子能量为0．1MeV 0．2 g 0 一 02 — O02 0