1、核與輻射突發(fā)事件下快速判斷傷員受照射劑量并迅速進(jìn)行傷員分類是實(shí)施救援與臨床診斷的關(guān)鍵，也是目前輻射事故應(yīng)急領(lǐng)域尚未解決的難題。常規(guī)電子順磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，EPR）牙齒劑量測量方法只能開展事故后回溯性劑量評(píng)估，其適用性受到限制。利用EPR技術(shù)在體測量人牙齒劑量，是實(shí)現(xiàn)早期快速劑量測量的重要途徑之一，目前受到了極大關(guān)注。調(diào)制磁場裝置是實(shí)施在體測量和提高EPR譜儀探測靈敏度的關(guān)鍵部件。本工

2、作設(shè)計(jì)并制作了可滿足在體測量牙齒劑量所需的專用調(diào)制磁場裝置，包括功率放大器、調(diào)制磁場激勵(lì)線圈、調(diào)制頻率設(shè)定模塊、感應(yīng)型調(diào)制幅度顯示模塊等。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1、專用調(diào)制磁場功率驅(qū)動(dòng)放大電路。調(diào)制磁場功率放大電路采用脈沖數(shù)字功率放大方式取代傳統(tǒng)的線性放大方式，在多N-MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）管H橋電路基礎(chǔ)

3、上，通過改進(jìn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了適用于在體測量牙齒劑量條件并可在寬磁極間距情況下使用的專用調(diào)制磁場功率驅(qū)動(dòng)放大器，該調(diào)制磁場功率放大電路功率容量大、效率高、結(jié)構(gòu)簡單，能在10-100kHz范圍內(nèi)改變調(diào)制頻率；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流為0～9A時(shí)，可在大于9cm磁極間距的中心區(qū)域產(chǎn)生調(diào)制幅度為0～2mT的調(diào)制磁場。為保護(hù)H橋的功率管，在放大器前端增加了信號(hào)控制器，該控制器使用半橋控制芯片IR2103，當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生改變時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)整間隔時(shí)間，可避免放大電路H橋

4、同側(cè)的兩個(gè)N-MOSFET管同時(shí)導(dǎo)通燒毀電路。對(duì)每個(gè)N-MOSFET管均增加了專用的保護(hù)器件，既避免了功率輸出管反向擊穿，也可防止靜電及電源漏電等對(duì)電路造成損壞，有效提高了電路的安全性和可靠性。通過以非常規(guī)方式反復(fù)開啟電路測試，附加的保護(hù)機(jī)制均可瞬間發(fā)揮作用，在誤操作情況下，仍能保證功率放大電路正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　2、在體測量專用調(diào)制線圈及調(diào)制幅度顯示裝置。為適應(yīng)有限的磁極空間和不大于磁極頭尺寸，調(diào)制磁場激勵(lì)線圈設(shè)計(jì)為空心圓餅形線圈，

5、線圈外周直徑5cm，厚度3mm，均勻纏繞120匝，線圈中心預(yù)留直徑1cm空心，用于安置顯示感應(yīng)線圈。兩個(gè)線圈相距8cm對(duì)稱放置，中心軸線貫穿于諧振腔探測口中心。調(diào)制幅度顯示采用雙路交叉驗(yàn)證的指示方式。為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確觀測調(diào)制磁場狀態(tài)和調(diào)制幅度大小，在每個(gè)調(diào)制線圈中心均設(shè)置一個(gè)10匝的獨(dú)立感應(yīng)線圈，與激勵(lì)線圈相隔離，當(dāng)調(diào)制信號(hào)加到激勵(lì)線圈中時(shí)，可在感應(yīng)線圈中感應(yīng)出相關(guān)頻率的信號(hào)。利用兩個(gè)線圈中反饋的感應(yīng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制磁場信號(hào)狀態(tài)的實(shí)時(shí)觀察和

6、對(duì)其調(diào)制幅度的交叉驗(yàn)證。這種顯示方式避免了由于放大器輸出狀態(tài)的變化可能導(dǎo)致的實(shí)際調(diào)制磁場值與預(yù)設(shè)值之間產(chǎn)生較大偏差的現(xiàn)象。將反饋的弱感應(yīng)信號(hào)通過預(yù)放大和幅度刻度等處理，分別輸入到數(shù)字化顯示模塊和數(shù)字示波器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)調(diào)制磁場信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示。
　　3、調(diào)制磁場裝置性能測試。（1）將此調(diào)制磁場裝置配合在體測量諧振腔，利用DPPH點(diǎn)狀樣品，測量了EPR波譜隨調(diào)制幅度變化情況和測量口不同位置的信號(hào)變化特性。結(jié)果表明，該調(diào)制磁場裝置的調(diào)制幅度

7、和頻率均可在較寬范圍內(nèi)調(diào)整，實(shí)際調(diào)制幅度為0～2mT調(diào)制頻率為10～100kHz可調(diào)；利用該裝置可以明顯觀測到DPPH樣品譜線隨調(diào)制幅度增強(qiáng)而增寬的過程，因此可以提供足夠的調(diào)制幅度來滿足EPR在體測量時(shí)對(duì)調(diào)制磁場的需求；調(diào)制幅度的分布特性表明，在諧振腔測量口內(nèi)調(diào)制幅度分布不均勻，在測量口中心位置調(diào)制幅度較強(qiáng)。（2）測量了照射劑量為1～8Gy范圍內(nèi)的人前牙整體牙齒樣品。在調(diào)制幅度分別為0.11mT，0.22mT，0.33mT，0.44mT

8、，0.55mT，0.66mT，0.77mT和0.88mT時(shí)，均可得到清晰穩(wěn)定的EPR譜線，且量效關(guān)系明顯，表明調(diào)制效率較以前有較大提高，基本可滿足事故劑量在體測量評(píng)估的需求。
　　結(jié)論:本工作針對(duì)用EPR在體測量牙齒劑量的特殊需求，設(shè)計(jì)研制了專用調(diào)制磁場裝置所需的功率驅(qū)動(dòng)放大電路、調(diào)制磁場激勵(lì)線圈和調(diào)制幅度顯示模塊。采用脈沖式功率放大器取代了傳統(tǒng)的線性放大方式，電路結(jié)構(gòu)簡單，解決了調(diào)制線圈遠(yuǎn)離諧振腔探測口導(dǎo)致的調(diào)制磁場幅度弱及其大

9、功率驅(qū)動(dòng)下放大器穩(wěn)定性和安全性的問題；設(shè)計(jì)的新型組合式調(diào)制磁場激勵(lì)線圈不僅可激勵(lì)出調(diào)制磁場，還可同時(shí)感應(yīng)出相關(guān)的調(diào)制信號(hào)信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)調(diào)制磁場狀態(tài)和幅度的實(shí)時(shí)客觀觀測及其幅度的交叉驗(yàn)證和顯示，避免了可能出現(xiàn)調(diào)制磁場實(shí)際值與預(yù)設(shè)值之間不一致的現(xiàn)象；利用該裝置與在體測量EPR諧振腔配合使用，可以觀測到DPPH樣品譜線隨調(diào)制幅度增強(qiáng)而增寬的過程和輻射誘發(fā)的整體牙齒中的自由基信號(hào)，說明該裝置具有較高的磁場調(diào)制效率和實(shí)用性，能夠滿足在體測量牙齒的