專(zhuān)利名稱(chēng):一種用于復(fù)現(xiàn)放射源輻射場(chǎng)中空氣比釋動(dòng)能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及放射源輻射場(chǎng)中空氣比釋動(dòng)能的測(cè)量與復(fù)現(xiàn),屬于電離輻射計(jì)量領(lǐng)域的基礎(chǔ)測(cè)量技術(shù)。
背景技術(shù):
空氣比釋動(dòng)能定義為非荷電粒子在單位質(zhì)量空氣中釋出的所有荷電致電離粒子的初始動(dòng)能的總和,為電離輻射領(lǐng)域四個(gè)SI導(dǎo)出量之一,國(guó)際計(jì)量局組織的電離輻射劑量領(lǐng)域8項(xiàng)關(guān)鍵比對(duì)中,有6項(xiàng)是空氣比釋動(dòng)能量值的比對(duì)??諝獗柔寗?dòng)能是電離輻射計(jì)量工作需要復(fù)現(xiàn)的重要物理量值,它具有如下優(yōu)點(diǎn)I、比釋動(dòng)能使用SI法定計(jì)量單位,因而具有SI單位的優(yōu)越性,比如嚴(yán)格、簡(jiǎn)明合 理、科學(xué)實(shí)用及通用等;2、比釋動(dòng)能適用于描述任何間接致電離粒子與物質(zhì)之間相互作用;3、比釋動(dòng)能不受測(cè)量能量限制,應(yīng)用范圍廣;4、比釋動(dòng)能與輻射生物效應(yīng)關(guān)系密切,這樣它就更適用于描述射線與物質(zhì)相互作用,使其在輻射治療領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛。因?yàn)榭諝獗柔寗?dòng)能具有上述優(yōu)點(diǎn),所以國(guó)際上已普遍采用空氣比釋動(dòng)能替代照射量作為量值傳遞的物理量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)空氣比釋動(dòng)能的絕對(duì)測(cè)量和量值復(fù)現(xiàn),將該量溯源至國(guó)際單位制。本發(fā)明采用石墨空腔電離室作為射線探測(cè)器單元,進(jìn)行電離電流的測(cè)量,最終實(shí)現(xiàn)空氣比釋動(dòng)能的量值復(fù)現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種用于復(fù)現(xiàn)放射源輻射場(chǎng)中空氣比釋動(dòng)能的裝置,包括射線輻射單元、探測(cè)器單元、位置控制單元以及信號(hào)測(cè)控單元,所述射線輻射單元提供放射源射線輻射場(chǎng);所述探測(cè)器單元包括電離室和中心收集極,用于在電離輻射條件下形成帶點(diǎn)粒子平衡,滿(mǎn)足測(cè)量的基礎(chǔ)理論條件;所述位置控制單元用于調(diào)整所述探測(cè)器單元相對(duì)所述射線輻射單元的俯仰和/或水平角度,在射線束輻照條件下對(duì)所述探測(cè)器單元進(jìn)行定位與走位控制;其特征在于,信號(hào)測(cè)控單元包括信號(hào)儲(chǔ)存模塊、信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊、信號(hào)補(bǔ)償模塊、信號(hào)測(cè)量模塊以及量值溯源模塊,其中,信號(hào)儲(chǔ)存模塊用于將所述探測(cè)器單元恒定輸出的微弱電流進(jìn)行累積儲(chǔ)存;信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)固定點(diǎn)處電位的變化,并判斷該電位是否滿(mǎn)足平衡條件,即是否回歸到初始值并保持不變一定時(shí)間,當(dāng)滿(mǎn)足平衡條件時(shí),信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊向信號(hào)測(cè)量模塊發(fā)出測(cè)量指令;
信號(hào)補(bǔ)償模塊用于對(duì)信號(hào)儲(chǔ)存模塊輸出的電壓量施加一補(bǔ)償量,以使得監(jiān)測(cè)的固定點(diǎn)處的電位在測(cè)量開(kāi)始后回歸初始值;信號(hào)測(cè)量模塊用于根據(jù)來(lái)自信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊的所述測(cè)量指令,對(duì)所述信號(hào)補(bǔ)償模塊輸出的所述補(bǔ)償量進(jìn)行測(cè)量,并記錄所述補(bǔ)償量AV和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t ;量值溯源模塊用于根據(jù)所述補(bǔ)償量AV、對(duì)應(yīng)的時(shí)間t以及測(cè)量回路的電容值推算所述探測(cè)器單元的中心收集極收集的電離電流值,并根據(jù)空氣比釋動(dòng)能量值復(fù)現(xiàn)公式計(jì)算測(cè)量點(diǎn)處的空氣比釋動(dòng)能,并 將測(cè)量過(guò)程中涉及的包括時(shí)間、電容值、電壓值和電流值的物理量溯源至相應(yīng)國(guó)際單位制的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
圖I示出了本發(fā)明裝置的框圖。圖2是探測(cè)器單元中的球-圓柱形空氣比釋動(dòng)能電離室的示意。圖3是根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量流程示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖I,本發(fā)明的裝置包括射線輻射單元,探測(cè)器單元,位置控制單元以及信號(hào)測(cè)控單元。以下將按照各單元順序來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。射線輻射單元作為示例,本實(shí)施例中的射線輻射單元采用6tlCo Y輻射源,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了,采用其他適當(dāng)?shù)妮椛湓赐瑯邮强尚械摹>唧w地,6tlCo Y放射源活度為30TBq(2006年I月I日),為俄羅斯進(jìn)口高比活度6°Co福射源,體積為Φ23. 8mm X 34. 8mm。福射源被固定在安全福照器的源室內(nèi),源室由鶴合金構(gòu)成,密度略低于18. 95g/cm3。源室是直徑為100mm、長(zhǎng)為IOOmm的圓柱,與放射源同軸。出束孔正對(duì)放射源,也與之同軸。出束孔的直徑45mm,不影響光闌系對(duì)源的作用。輻照裝置采用電動(dòng)旋轉(zhuǎn)快門(mén)控制輻射源射束,快門(mén)是在源室和準(zhǔn)直器之間,當(dāng)旋轉(zhuǎn)快門(mén)與輻射源和準(zhǔn)直器出射口重合時(shí),射線束開(kāi)放,當(dāng)旋轉(zhuǎn)快門(mén)上孔道的軸線與射束軸成90°角時(shí)射線束關(guān)閉。準(zhǔn)直器由鎢合金制成,根據(jù)IS04037標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。輻照器的外殼采用不銹鋼材料制成,內(nèi)部利用鉛作為屏蔽材料,采用單次澆注技術(shù),確保無(wú)縫隙。探測(cè)器單元探測(cè)器單元主要包括電離室和中心收集極。在本實(shí)施例中,優(yōu)選地,6tlCo Y射線空氣比釋動(dòng)能電離室可設(shè)計(jì)為球-圓柱形結(jié)構(gòu),如圖2所示,其兩端為球形,中部為圓柱形,該結(jié)構(gòu)結(jié)合了柱形和球形的優(yōu)點(diǎn),可以有效減小柱形電離室的掠角效應(yīng),降低量值復(fù)現(xiàn)中的物理參數(shù)測(cè)量的不確定度。電離室內(nèi)部設(shè)有中心收集極。中心收集極為末端為球形的圓柱,且末端位于電離室內(nèi)部空腔的中心位置。作為示例,電離室的標(biāo)稱(chēng)收集體積為IOcm3,有效收集體積為9. 542cm3,電離室和中心收集極的詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表I。表I球-圓柱形空氣比釋動(dòng)能電離室的詳細(xì)參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于復(fù)現(xiàn)放射源輻射場(chǎng)中空氣比釋動(dòng)能的裝置,包括射線輻射單元、探測(cè)器單元、位置控制單元以及信號(hào)測(cè)控單元, 所述射線輻射單元提供放射源射線輻射場(chǎng); 所述探測(cè)器單元包括電離室和中心收集極,用于在電離輻射條件下形成帶點(diǎn)粒子平衡,滿(mǎn)足測(cè)量的基礎(chǔ)理論條件; 所述位置控制單元用于調(diào)整所述探測(cè)器單元相對(duì)所述射線輻射單元的俯仰和/或水平角度,在射線束輻照條件下對(duì)所述探測(cè)器單元進(jìn)行定位與走位控制; 其特征在于, 信號(hào)測(cè)控單元包括信號(hào)儲(chǔ)存模塊、信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊、信號(hào)補(bǔ)償模塊、信號(hào)測(cè)量模塊以及量值溯源模塊,其中, 信號(hào)儲(chǔ)存模塊用于將所述探測(cè)器單元恒定輸出的微弱電流進(jìn)行累積儲(chǔ)存; 信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)固定點(diǎn)處電位的變化,并判斷該電位是否滿(mǎn)足平衡條件,即是否回歸到初始值并保持不變一定時(shí)間,當(dāng)滿(mǎn)足平衡條件時(shí),信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊向信號(hào)測(cè)量模塊發(fā)出測(cè)量指令; 信號(hào)補(bǔ)償模塊用于對(duì)信號(hào)儲(chǔ)存模塊輸出的電壓量施加一補(bǔ)償量△¥,以使得監(jiān)測(cè)的固定點(diǎn)處的電位在測(cè)量開(kāi)始后回歸初始值; 信號(hào)測(cè)量模塊用于根據(jù)來(lái)自信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊的所述測(cè)量指令,對(duì)所述信號(hào)補(bǔ)償模塊輸出的所述補(bǔ)償量△ V進(jìn)行測(cè)量,并記錄所述補(bǔ)償量AV和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t ; 量值溯源模塊用于根據(jù)所述補(bǔ)償量AV、對(duì)應(yīng)的時(shí)間t以及測(cè)量回路的電容值推算所述探測(cè)器單元的中心收集極收集的電離電流值,并根據(jù)空氣比釋動(dòng)能量值復(fù)現(xiàn)公式計(jì)算測(cè)量點(diǎn)處的空氣比釋動(dòng)能,并將測(cè)量過(guò)程中涉及的包括時(shí)間、電容值、電壓值和電流值的物理量溯源至相應(yīng)國(guó)際單位制的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)現(xiàn)裝置,其中,所述射線輻射單元采用6tlCoY輻射源,所述空氣比釋動(dòng)能量值復(fù)現(xiàn)公式為
全文摘要
本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)空氣比釋動(dòng)能的絕對(duì)測(cè)量和量值復(fù)現(xiàn),將該量溯源至國(guó)際單位制。本發(fā)明提出的用于復(fù)現(xiàn)放射源輻射場(chǎng)中空氣比釋動(dòng)能的裝置,包括射線輻射單元、探測(cè)器單元、位置控制單元以及信號(hào)測(cè)控單元,所述射線輻射單元提供放射源射線輻射場(chǎng);所述探測(cè)器單元包括電離室和中心收集極;所述位置控制單元用于調(diào)整所述探測(cè)器單元相對(duì)所述射線輻射單元的俯仰和/或水平角度,在射線束輻照條件下對(duì)所述探測(cè)器單元進(jìn)行定位與走位控制;信號(hào)測(cè)控單元包括信號(hào)儲(chǔ)存模塊、信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊、信號(hào)補(bǔ)償模塊、信號(hào)測(cè)量模塊以及量值溯源模塊。采用本發(fā)明的射線空氣比釋動(dòng)能復(fù)現(xiàn)裝置,復(fù)現(xiàn)空氣比釋動(dòng)能合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.27%,長(zhǎng)期穩(wěn)定性0.2%。
文檔編號(hào)G01T1/00GK102879794SQ20121035046
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者王坤, 楊小元, 楊元第 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院