辐射生物效应纳剂量探测器参数设计研究

来源：电子测量技术杂志2025年第2期北京时间：

作者：龚雨程，黄骥，吴国新，王坤，邱睿

单位：1.北京信息科技大学机电工程学院 北京 100096; 2.中国计量科学研究院电离辐射计量科学研究所 北京 100029; 3.清华大学工程物理系 北京 100084

摘要：纳剂量学通过统计初始粒子电离的离子数量与种类等物理量来模拟辐射生物效应。微孔道电离离子计数的纳剂量探测器通过配置内电场驱动电离离子漂移进入微孔道，并在强压下诱导电子雪崩实现测量。本文针对纳剂量准确测量需求，开展基于有限元分析与蒙特卡洛方法的微孔道电离离子计数纳剂量探测器参数设计研究。利用COMSOL有限元分析与Garfield++蒙特卡洛软件，对探测器内部静态电场、电离离子动态输运以及微孔道内电子雪崩形成进行计算与模拟，系统研究了不同阳极、阴极电场配置下内部电场漏斗效应的形成特性，分析了其对电离离子动态输运和收集效率的影响规律，研究了电子雪崩对电场配置、微孔道直径等设计参数的依懒性，并对结果进行讨论与归纳。分析结果表明，阳极电压选取5~15 V，阴极电压选取-1 500~-2 000 V，微孔道半径选取0.5~0.75 mm可实现较好测量性能。本文的研究结果将为深入了解纳剂量探测器的内部工作机制及参数设计优化提供重要的理论依据。

关键词：纳剂量探测器;COMSOL有限元分析;Garfield++蒙特卡洛方法

基金资助：国家重点研发计划（2021YFF0603600）项目资助