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随着核能逐渐地走入我们的生活当中，核材料的应用范围逐渐得到扩展，核能和核技术大量地应用于工业和农业生产领域、医疗和卫生领域，以及科学研究和国防等领域。然而，高能的核辐射会极大地损害人的身体健康，因此及时有效地探测辐射是非常必要的。在某些场合（如微缝探测、薄膜分析等）需要同时探测辐射的剂量和二维分布信息。然而，目前能够同步探测辐射剂量和二维分布的探测器尚且不多。本文提出一种直接利用CMOS图像传感器的探测核辐射的新方法，该方法不用将辐射转换成可见光而直接成像。本文做了相关实验并给出分析，证实将CMOS传感器应用于核辐射探测中是可行的。基于上述理论分析，设计了一种可以同时探测辐射剂量和二维分布的辐射探测器，本文主要完成了以下研究工作：1、介绍了辐射探测技术的研究现状，比较了目前常用的辐射探测方法，由此提出了一种将CMOS图像传感器直接应用在核辐射探测中的新方法。2、介绍了BP神经网络的基本概念、特点和应用领域，重点描述了其在函数逼近中的改进算法——LM和BFGS算法。3、比较CMOS与CCD图像传感器的特点，由于CMOS传感器具有抗辐射性能好、成本低和速度高等优点，被用作辐射探测系统的核心部件，并据此设计了基于CMOS图像传感器和DSP处理器的硬件电路结构图。4、介绍了灰度分析方法，将灰度分析应用在图像预处理中，从系统数据传输的角度描述了系统的工作流程，同时从图像采集和数据处理方法两方面完成软件的设计。5、为了分析CMOS对放射源的灰度响应，这里利用软件MATLAB分析了241Am源对CMOS的辐照图像，提出了利用累积灰度值的信息来表征辐射剂量的方法，创建了基于BFGS算法的BP神经网络，拟合了241Am累积灰度值和累积剂量的关系，并由此完成了辐射剂量的标定实验。为了比较不同能量放射源的剂量探测效果，实施了152Eu源对CMOS的辐照实验，实验证明，这种方法也适用于152Eu放射源。6、为了分析探测器探测二维分布的功能，比较了点状放射源（60Co源）、线状放射源（60Co源累积）和X射线的响应图像，并用软件MATLAB绘制出其灰度分布图像，实验证明，该方法可以实现辐射二维分布显示的功能。7、通过对比辐照前后CMOS图像传感器的最大灰度值，发现灰度值几乎没有变化，证实了在剂量低和时间短的条件下，可以忽略辐射对器件的损伤。8、介绍了该探测器的外观及其使用方法。