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在体EPR波谱仪磁场与数据系统的研制

作　者: 袁清泉
导　师: 吴可
学　校: 中国人民解放军军事医学科学院
专　业: 辐射防护及环境保护
关键词: 电子顺磁共振 磁场系统 数据系统 在体剂量测量
分类号: TH834
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
引　用: 0次
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内容摘要


核与辐射突发事件下对大批人员遭受的辐射剂量实施早期、快速测量是目前尚未解决的难题，利用电子顺磁共振（EPR）技术在体测量人牙齿剂量是解决这一问题的重要途径之一，受到广泛重视。本论文工作涉及在体测量牙齿专用的EPR波谱仪磁场系统和数据系统的优化设计与研制，研究内容及主要结果如下：1、对在体EPR波谱仪磁场系统进行了优化设计与性能改进。针对现有磁场装置磁极空间结构在实施在体测量时存在的问题，采用Ansoft Maxwell有限元分析法对磁体进行仿真分析，计算了更宽磁极间距磁场装置的场强和均匀性，提出了磁体改进的设计方案，磁极间距可进一步扩增，便于容纳口腔和放置高频调制线圈，经优化设计的磁极结构还可使磁场均匀性得到改善；针对扫描磁场输出非线性的问题，根据扫场-时间曲线，利用反向刻度方法校正驱动电流，在现有小型磁体基础上，实现了磁场线性扫描的功能；通过仿真计算，设计了不同结构的调制线圈，对比了其性能，确定了适合在体测量牙齿的腔外调制磁场的工作方式和线圈结构，设计制作了与线圈相匹配的调制功率放大驱动电路，可在谐振腔检测口处建立不小于0.5mT的100kHz调制磁场。2、研制了EPR波谱仪数据系统，实现了磁场扫描控制、微波功率控制、微波模显示和EPR信号采集等功能，将分散的硬件控制和数据接收单元通过数据采集卡集成处理。本工作采用USB总线数据采集卡作为控制卡，摆脱了传统的PCI控制卡需插接到台式机PCI扩展槽的束缚，提升了数据采集和谱仪控制单元的可扩充性和便携性。3、利用LabVIEW编写了EPR波谱分析软件，该软件可实现波谱数据查询、多项式拟合波谱对基线实施校正、波谱降噪滤波、波谱强度计算等功能，可满足牙齿EPR波谱剂量计算的基本需求。软件采用LabVIEW编写，界面友好，采用模块化的编程思想，使得程序的编写和调试更加简单方便，也便于程序的二次开发。本论文工作完成了在体测量牙齿专用EPR谱仪的重要组成部分—磁场系统和数据系统的研制与性能改进，初步试验表明，与配套的谐振腔与微波装置相结合能够提供EPR基本的工作条件，使X波段EPR在体测量牙齿剂量的方法向实用化更近了一步，为实现核与辐射突发事件人体剂量在体测量专用EPR波谱仪的研制创造了条件。

全文目录


缩略词表  6-8
摘要  8-10
Abstract  10-12
前言  12-14
第一章 电子顺磁共振剂量测量方法简介  14-18
  1.1 电子顺磁共振剂量测量原理  14
  1.2 EPR 技术简介  14-18
    1.2.1 EPR 技术原理  14-15
    1.2.2 EPR 波谱仪的组成  15-18
第二章 在体 EPR 磁场系统优化设计  18-28
  2.1 EPR 磁场系统组成  18
  2.2 在体 EPR 测量方案  18-19
  2.3 静磁场优化设计  19-23
  2.4 扫描磁场优化设计  23-26
  2.5 小结  26-28
第三章 在体 EPR 调制磁场的研制  28-46
  3.1 调制磁场简介  28
  3.2 调制线圈的设计  28-31
  3.3 调制线圈的对比计算  31-43
    3.3.1 圆形双线圈  31-36
    3.3.2 饼形线圈  36-37
    3.3.3 矩形线圈  37-39
    3.3.4 半螺线管形线圈  39-40
    3.3.5 喇叭形线圈及一体化线圈  40-42
    3.3.6 调制线圈设计小结  42-43
  3.4 调制磁场功率驱动放大电路  43-45
  3.5 小结  45-46
第四章 在体 EPR 数据系统的研制  46-60
  4.1 系统总体规划  46-47
  4.2 硬件组成及性能要求  47-48
  4.3 软件开发环境  48
  4.4 磁场扫描控制及数据采集程序  48-57
    4.4.1 磁场扫描控制程序  48-51
    4.4.2 数据采集程序  51-55
    4.4.3 数据存储程序  55-57
  4.5 微波功率控制程序  57-58
  4.6 微波模显示程序  58-59
  4.7 小结  59-60
第五章 波谱分析软件  60-68
  5.1 设计目标  60-61
  5.2 波谱数据查询  61
  5.3 基线校正  61-63
    5.3.1 曲线拟合  61-63
    5.3.2 校正方法  63
  5.4 波谱数据滤波  63-64
  5.5 波谱强度计算  64-65
  5.6 波谱窗口处理  65-67
  5.7 小结  67-68
第六章 性能试验  68-72
  6.1 自由基试验  68
  6.2 整体牙齿试验  68-70
  6.3 小结  70-72
总结  72-74
参考文献  74-78
附录  78-84
文献综述  84-88
  参考文献  86-88
论著  88-94
  参考文献  92-94
附件  94-102
致谢  102-104
个人简历  104-106
攻读学位期间发表的论文及获得的奖励  106

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 成分分析仪器 > 射频波谱仪
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