中文摘要：

α成像可对α放射性的分布进行准确测量（可达亚毫米、微米量级），对于研究α放射性玷污的来源（空气中放射性沉降微粒、意外大面积玷污）有着重要作用；它还可进行核素单原子级别的α放射性测量，实现微量α放射性核素鉴别测量；它还可实现高氡背景下的钚气溶胶的快速准确测量，提供一种新的高氡背景下的钚气溶胶测量技术。而国内在α成像方面的研究工作几乎没有开展。本项目计划对α成像技术展开研究，其研究内容主要包括α相机的实现方案、α相机成像的图像分析处理方法、α相机对241Am、239Pu、氡子体的测量。项目的研究将在国内首次组建具有空间分辨率达亚毫米、能对单个α粒子成像的高灵敏度α相机，并将在国内首次获得α相机对241Am、239Pu放射源和氡子体的α成像测量结果，增加人们在亚毫米级别上对α放射性核素的认识。项目的研究还为今后利用α相机开展氡环境下钚气溶胶的测量研究打下基础。

结论摘要：

高氡背景下，铀、钚等人工放射性气溶胶的准确测量问题是核设施工作场所放射性监测的难点之一。与传统α计数、α能谱测量相比，α放射性成像测量可给出测量样品总放射性活度外和放射性样品中各微米量级微粒的活度，依据放射性样品微粒的放射性活度强弱可实现氡背景下的铀、钚气溶胶测量。α放射性成像测量这一特点为铀、钚放射性气溶胶的准确测量提供了新的方向，而国内在该方向的研究不足。据此，本项目开展了α放射性成像技术的研究工作，研究内容和结果如下 (1)采用蒙特卡罗程序Geant4对α放射性成像展开了模拟研究，结果表明用于α放射性成像的硅像素探测器需具有较薄的前薄（小于5um）；为定位、识别α放射性微粒，α放射性样品应尽量贴近硅像素探测器；基于9点的α径迹识别算法能够较好的识别α粒子成像亮斑；α放射性微粒的活度的强弱对于α成像具有一定的影响，微粒的α放射性活度越强，探测器对其定位、核素识别能力越强，但其能量分辨能力会受到一定影响。此外，初步建立了铀钚微粒α放射性成像识别和定量计算方法，从理论上给出了氡本底下铀钚微粒的α放射性成像的探测限。 (2)尝试采用美国Aptina公司的MT9V032 可见光CMOS芯片进行α放射性成像测量，结果表明MT9V032可见光CMOS芯片的前端保护层较厚，241Am α粒子难以穿透保护层入射到探测灵敏区，无法获得探测信号。今后将继续探索采用其它型号可见光CMOS芯片进行α成像。此外，与高能所合作，初步开展了采用SOI硅像素探测器进行α成像探测的研究工作。现已完成了SOI硅像素探测器用于α粒子探测的背入射改造工作，并将于近期开始α成像测试。 (3)采用日本富士公司的BAS2500成像板测量系统，对氡子体、镅源和铀矿微粒（直径150um）的进行了α成像实验研究。结果表明铀矿微粒的α成像像斑的面积显著大于氡子体的α成像像斑面积；铀矿微粒的α成像像斑区域的总亮度也显著高于氡子体的α成像像斑区域的总亮度。造成该测量结果的原因是单个铀矿微粒能发射多个α粒子，其成像面积、α粒子能量沉积高于氡子体的单α粒子情况。此外，α成像的分辨率越高，其铀矿微粒的成像面积越大，识别越容易；铀矿微粒的活度，可通过像班区域的总亮度推算。通过本项目的研究明确了铀微粒、氡子体α放射性成像的特点，初步建立了其定量分析方法，为建立氡背景下人工放射性气溶胶新的快速准确测量方法打下了基础。