一种电子直线加速器的屏蔽装置以及屏蔽方法 |
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| 申请号 | CN201410785700.6 | 申请日 | 2014-12-18 | 公开(公告)号 | CN104505135A | 公开(公告)日 | 2015-04-08 |
| 申请人 | 清华大学; 同方威视技术股份有限公司; | 发明人 | 邓艳丽; 苗齐田; 李君利; 朱国平; 胡玉新; 明申金; 黄铭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供 电子 直线 加速 器的屏蔽装置以及屏蔽方法，电子 直线加速器 的屏蔽装置具备：靶射线屏蔽，所述加速器的前端能配置在其内部，在内部装有具有 X射线 出口缝的活 块 。还具备：管射线屏蔽，所述加速器的加速管能配置在其内部；X射线出口屏蔽，配置在所述靶射线屏蔽的前端，具有比所述X射线出口缝大的出口开口；功率源入口屏蔽，安装在所述管射线屏蔽的与功率源对应的 位置 ，所述X射线出口屏蔽、所述靶射线屏蔽及所述管射线屏蔽依次配置为整体，能将所述电子直线加速器配置在由它们包围的空间。本发明根据蒙卡方法得到的X射线的三维剂量分布得到各屏蔽部件的厚度尺寸。本发明能避免局部屏蔽偏厚或偏薄，有效减少甚至取消额外附加屏蔽。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种电子直线加速器的屏蔽装置，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 一种电子直线加速器的屏蔽装置以及屏蔽方法技术领域背景技术[0002] 在现有技术中，针对加速器所产生的X射线设置有屏蔽装置，使X射线泄漏辐射水平满足相关国家标准要求。加速器屏蔽设计相关的主要源项参数有两个：一个是X射线产额，另一个是X射线能量。X射线产额越大能量越高，屏蔽难度就越大。此外，被加速后的电子在打靶后，所产生的X射线产额和能量在三维空间上的大小是一种分布，因此，不同部位的屏蔽要求也不同。 [0003] 以往的加速器屏蔽设计都是通过经验方法进行设计计算的，很难做到在三维空间上对X射线产额和能量进行全面考虑，设计上会存在有些地方屏蔽过于保守，而同时另外一些地方又屏蔽不足的现象，最后，为了弥补屏蔽不足，又不得不在加速器外围增加大量的附加屏蔽。图1（a）和（b）是基于现有技术的加速器屏蔽装置的图，如图1（a）、（b）所示，现有的加速器屏蔽装置在结构和成本上均不是优化的加速器屏蔽装置。 [0004] 此外，现在基于蒙特卡罗（以下简称蒙卡）模拟方法的三维剂量计算程序，已经能够较精确的给出加速器X射线在屏蔽体内的剂量分布，对于已有的屏蔽设计，能够直接反映出屏蔽结构的薄弱环节。图2是加速器X射线在屏蔽体内的剂量分布图，在图2中，横轴是高度方向（单位是米），纵轴是射线方向（单位是米）。如图2所示，对于已有的加速器屏蔽，基于三维剂量计算的加速器剂量分布，能够清楚地知道屏蔽薄弱点和保守位置。 发明内容[0005] 本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够准确地对X射线进行屏蔽的电子直线加速器屏蔽装置以及屏蔽方法。 [0006] 在本发明中，基于三维剂量蒙卡计算，针对例如6MeV电子直线加速器X射线，设计一种优化屏蔽装置，明确主体屏蔽结构的屏蔽厚度和尺寸，同时根据加速管的结构特点确定加速器附加屏蔽的屏蔽厚度和尺寸，确保整个屏蔽装置结构和尺寸的优化。 [0007] 本发明提供一种电子直线加速器的屏蔽装置，其特征在于，具备：靶射线屏蔽，用于屏蔽所述加速器的靶所产生的X射线，外形为圆柱形并且所述加速器的前端能够配置在其内部，并且，在内部装有具有使来自所述加速器的X射线出射的X射线出口缝的活块。 [0008] 此外，在本发明中，还具备：管射线屏蔽，用于屏蔽所述加速器的加速管内产生的X射线以及靶所产生的部分X射线，外形为圆柱形并且所述加速器的加速管能够配置在其内部； X射线出口屏蔽，配置在所述靶射线屏蔽的前端，具有比所述X射线出口缝大的出口开口；以及 功率源入口屏蔽，安装在所述管射线屏蔽的与功率源对应的位置，用于屏蔽来自功率源入口的直射和散射的X射线， 所述X射线出口屏蔽、所述靶射线屏蔽以及所述管射线屏蔽依次配置为整体，能够将所述电子直线加速器配置在由它们所包围的空间中。 [0009] 此外，在本发明中，所述活块是以能够拆卸的方式安装在所述靶射线屏蔽内部的。 [0010] 此外，在本发明中，所述管射线屏蔽包括：加速管前半段屏蔽，与所述靶射线屏蔽相接配置；加速管后半段屏蔽，与所述加速管前半段屏蔽相接配置；尾部屏蔽，与所述加速管后半段屏蔽嵌合配置。 [0012] 此外，在本发明中，所述靶射线屏蔽的材料为铅，其轴线方向屏蔽厚度大于等于250mm，垂直轴线方向屏蔽厚度大于等于214mm，相对轴线方向45度角屏蔽厚度大于等于 255mm。 [0013] 此外，在本发明中，所述加速管前半段屏蔽是垂直轴线方向厚度大于等于84mm的钨屏蔽或者垂直轴线方向厚度大于等于120mm的铅屏蔽，所述加速管后半段屏蔽是垂直轴线方向厚度大于等于100mm的铅屏蔽，所述尾部屏蔽是厚度大于等于130mm的钨屏蔽或者厚度大于等于180mm的铅屏蔽。 [0014] 此外，在本发明中，所述X射线出口屏蔽的材料为铅，位于X射线出口两侧，并且，其主体结构截面为梯形，底部宽度大于等于75mm，顶部宽度大于等于35mm，长度大于等于120mm，所述出口开口比所述X射线出口缝大7mm以上。 [0015] 此外，在本发明中，所述功率源入口屏蔽的材料为铅，侧面的厚度大于等于15mm，顶部总厚度大于等于40mm。 [0016] 此外，本发明提供一种电子直线加速器X射线的屏蔽方法，其特征在于，具备：得到X射线的三维剂量分布的步骤； 根据所得到的X射线的三维剂量分布，得到各屏蔽部件的厚度尺寸的步骤；以及在电子直线加速器的相应位置配置具有所述厚度尺寸的屏蔽部件的步骤。 [0017] 此外，在本发明中，在得到X射线的三维剂量分布的步骤中使用蒙卡方法。 [0018] 如上所述，根据本申请发明，加速器主体屏蔽结构得到优化，避免局部屏蔽过于偏厚或偏薄的情况；加速器屏蔽结构内活块的使用，方便加速器射线出口缝宽的更改，避免了整个加速器屏蔽结构的更换；X射线出口屏蔽结构的优化，有效地屏蔽出口散射射线对整系统的辐射水平的影响；功率源入口屏蔽的使用，对整个加速器屏蔽的薄弱环节进行了加强，能有效减少、甚至取消额外附加屏蔽的应用。附图说明 [0019] 图1是基于现有技术的加速器屏蔽装置的图。 [0020] 图2是加速器X射线在屏蔽体内的剂量分布图。 [0021] 图3是本发明的电子直线加速器屏蔽的结构示意图。 [0022] 图4是本发明的电子直线加速器屏蔽的结构的剖面图。 [0023] 图5是本发明的电子直线加速器屏蔽的结构的立体图。 具体实施方式[0024] 以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。此外，在本发明中以6MeV电子直线加速器的屏蔽装置为例进行了说明，但是，并不限于此，当然也可以应用于其它能量的电子加速器的屏蔽。 [0025] 图3是本发明的例如6MeV电子直线加速器屏蔽的结构示意图，其中，（a）是中轴水平剖面图，（b）是竖直剖面图，图4是本发明的例如6MeV电子直线加速器屏蔽的结构的剖面图，图5是本发明的例如6MeV电子直线加速器屏蔽的结构的立体图。如图3（a）和（b）所示，本发明的6MeV电子直线加速器的屏蔽装置包括靶射线屏蔽、管射线屏蔽、尾部屏蔽、X射线出口屏蔽以及功率源入口屏蔽。 [0026] 在本发明中，首先，基于三维剂量蒙卡计算得出6MeV电子直线加速器X射线在屏蔽体内的三维剂量分布，然后，根据计算得出的三维剂量分布来优化加速器屏蔽的各个部分的厚度。 [0027] 如图3～图5所示，靶射线屏蔽的结构为圆柱形，用于屏蔽靶产生的X射线。具体地说，靶射线屏蔽的外形为圆柱形并且6MeV电子直线加速器的前端（即，6MeV电子直线加速器的配置有靶的一端）能够配置在其内部，此外，在靶射线屏蔽的内部装有具有使来自加速器的X射线出射的X射线出口缝的活块（即，图4中所示出的射线出口缝活块）。此外，根据屏蔽所使用的材料的不同，屏蔽的厚度不同。 [0028] 此外，关于靶射线屏蔽的材料，在屏蔽材料为钨时，轴线方向屏蔽厚度大于等于160mm，垂直轴线方向屏蔽厚度大于等于140mm，相对轴线方向45度角屏蔽厚度大于等于 170mm，此处及以下所说的轴线方向均是指构成靶射线屏蔽的圆柱的轴线方向。 [0029] 此外，在屏蔽材料为铅时，轴线方向屏蔽厚度大于等于250mm，垂直轴线方向屏蔽厚度大于等于214mm，相对轴线方向45度角屏蔽厚度大于等于255mm。 [0030] 此外，通过在靶射线屏蔽的内部装有活块结构例如图4中所示出的射线出口缝活块，从而能够以通过更换活块的方式来实现X射线出口缝的宽度的更改。 [0031] 此外，管射线屏蔽的结构为圆柱形并且加速器的加速管能够配置在其内部，用于屏蔽加速管内产生的X射线和靶产生的部分X射线。进而，管射线屏蔽包括与靶射线屏蔽相接配置的加速管前半段屏蔽、与加速管前半段屏蔽相接配置的加速管后半段屏蔽以及与加速管后半段屏蔽嵌合配置的尾部屏蔽。X射线出口屏蔽、靶射线屏蔽以及管射线屏蔽依次配置为整体，能够将6MeV电子直线加速器配置在由它们所包围的空间中。 [0032] 根据上述的基于三维剂量蒙卡计算得到的三维剂量分布结果，使加速管前半段屏蔽是垂直轴线方向厚度大于等于84mm的钨屏蔽或垂直轴线方向厚度大于等于120mm的铅屏蔽，加速管后半段屏蔽是垂直轴线方向厚度大于等于100mm的铅屏蔽，尾部屏蔽是厚度大于等于130mm的钨屏蔽或厚度大于等于180mm的铅屏蔽。 [0033] 此外，X射线出口屏蔽主体为铅材料，用于屏蔽加速器X射线出口散射的X射线。主体结构的水平截面为梯形，底部宽度为大于等于75mm，顶部宽度为大于等于35mm，长度大于120mm，并且，出口开口大小比上述的X射线出口缝大7mm以上。 [0034] 此外，功率源入口屏蔽主体为铅材料，用于屏蔽来自功率源入口的直射和散射的X射线。功率源入口屏蔽安装在管射线屏蔽的与功率源对应的位置，其侧面为厚度大于等于15mm的铅，即，除了必要的开口，四侧面都是厚度大于等于15mm的铅，顶部的铅的总厚度大于等于40mm。此外，为了方便安装和达到更好的屏蔽效果，如图4所示那样，根据功率源的结构特点将顶部的屏蔽分为三层，第一层紧贴管射线屏蔽的用于将功率源引入到其内部的开口，第二层根据需要确定位置，第三层为功率源入口迷宫。 [0035] 如图3～5所示，X射线出口屏蔽、靶射线屏蔽、功率源入口屏蔽、管射线屏蔽以及尾部屏蔽依次配置为整体，能够将6MeV电子直线加速器配置在由它们所包围的空间中，从而很好地屏蔽来自6MeV电子直线加速器的X射线。 [0036] 如上所述，根据本申请发明，加速器主体屏蔽结构得到优化，避免局部屏蔽过于偏厚或偏薄的情况；加速器屏蔽结构内活块的使用，方便加速器射线出口缝宽的更改，避免了整个加速器屏蔽结构的更换；X射线出口屏蔽结构的优化，有效地屏蔽出口散射射线对整系统的辐射水平的影响；功率源入口屏蔽的使用，对整个加速器屏蔽的薄弱环节进行了加强，能有效减少、甚至取消额外附加屏蔽的应用。 [0037] 此外，本发明不限于6MeV电子直线加速器，也可以用于其它能量或其他类型的加速器，只要能够利用蒙卡方法得到加速器X射线在屏蔽体内的三维剂量分布，就可以应用本发明的方法，并且得到相应的屏蔽装置。 [0038] 以上对6MeV电子直线加速器的屏蔽装置的结构以及各部分的具体数据进行了说明，但是，并不限于此，能够根据需要来设定屏蔽装置的各部分的屏蔽厚度。此外，屏蔽装置的各部分的形状和材料也不限于以上所说明的形状，只要能够符合对X射线进行屏蔽的要求，也可以是其它形状和其他材料。 |
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