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一种用于参考γ 辐射场的γ射线 准直器

阅读：774发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种用于参考γ 辐射场的γ射线准直器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及核辐射计量校准技术领域，提供一种用于参考γ辐射场的γ射线准直器，包括准直光阑，所述准直光阑的光路呈圆台型，准直光阑的入射窗呈喇叭状，准直光阑的发射窗在光路边缘的基础上外扩，在准直光阑的内表面加工有若干环形槽，所述环形槽的截面呈三角形，且同一截面中所有三角形的顶点均在同一水平面上，所有三角形的底边均在同一光路边缘上，该环形槽的三角形截面形状根据放射源 γ射线能量的不同而不同，用于对不同能量散射γ 光子进行反向散射。本发明能提高参考γ辐射场准直器的降低散射γ光子能力，提高辐射场的均匀性和准确度。，下面是一种用于参考γ 辐射场的γ射线准直器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于参考γ 辐射场的γ射线准直器，包括准直光阑，其特征是：所述准直光阑的光路呈圆台型，准直光阑的入射窗呈喇叭状，准直光阑的发射窗在光路边缘的基础上外扩，在准直光阑的内表面加工有若干环形槽，所述环形槽的截面呈三角形，且同一截面中所有三角形的顶点均在同一水平面上，所有三角形的底边均在同一光路边缘上，该环形槽的三角形截面形状根据放射源γ射线能量的不同而不同；当放射源γ射线能量在0.01MeV~
0.7MeV之间时，该环形槽的三角形截面的顶点A在水平面上的投影A，处于底边两个端点B、C在水平面上的投影的连线B，C，的正中。
2.根据权利要求1所述的用于参考γ辐射场的γ射线准直器，其特征是：所述准直光阑采用钨铜合金加工而成，其中，W含量89%、Ni含量7%、Cu含量4%。
3.根据权利要求1所述的用于参考γ辐射场的γ射线准直器，其特征是：当放射源γ射线能量在0.6MeV~3.5MeV之间时，该环形槽的三角形截面的顶点A的投影A，与底边靠光阑底，
部的端点C的投影C重合。
4.根据权利要求1或3所述的用于参考γ辐射场的γ射线准直器，其特征是：所述准直光阑光路圆台的上下边缘夹角为13°。
5.根据权利要求1或3所述的用于参考γ辐射场的γ射线准直器，其特征是：所述准直光阑的发射窗边缘在光路边缘的基础上外扩2mm。

说明书全文

一种用于参考γ辐射场的γ射线 准直器

技术领域

[0001] 本发明涉及核辐射计量校准技术领域，具体涉及一种用于参考γ辐射场的γ射线准直器。

背景技术

[0002] 参考辐射场的建立是核辐射计量技术的关键，其准确度与不确定度是衡量一个参考辐射场优劣的重要指标，直接影响参考辐射的使用范围。根据GB/T12162的相关技术要求，参考γ辐射场的散射影响应不超过5%，不同距离处辐射场剂量率偏离反平方率应不超过5%。而产生散射光子的因素较多，主要有射线准直器、辐射室空间布局以及装置辅助设施等。对于辐射室空间布局，可以尽可能将校准点远离屏蔽墙；对于装置辅助设施，可以尽量采用低密度材质加工（如铝合金、有机材料等）；对于准直器的设计，可参考国标推荐方案进行设计。

[0003] 准直器材质由钨合金加工而成，其内部散射光子捕集器的设计方案是降低散射光子的重要方法。准直器的设计首先需要使用蒙特卡罗模拟计算软件对设计方案进行建模计算，根据计算结果进行机械设计和加工，最后使用放射源进行实际测试。目前，国内绝大多数参考辐射场使用的γ准直器均采用了国标推荐方案。该方案是针对不同能量γ射线准直器的一种通用设计方案。由于缺乏有针对性的模拟计算设计过程，因此对于实际使用效果只能被动接受，影响了装置的整体性能。均匀度差的辐射场的使用将受到诸多限制，诸如灵敏体积较大的辐射探测器就无法在均匀度差的参考辐射场下进行刻度和校准。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是为了提高参考γ辐射场准直器的降低散射γ光子能力，提高辐射场的均匀性和准确度。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于参考γ辐射场的γ射线准直器，包括准直光阑，所述准直光阑的光路呈圆台型，准直光阑的入射窗呈喇叭状，准直光阑的发射窗在光路边缘的基础上外扩，在准直光阑的内表面加工有若干环形槽，所述环形槽的截面呈三角形，且同一截面中所有三角形的顶点均在同一水平面上，所有三角形的底边均在同一光路边缘上，该环形槽的三角形截面形状根据放射源γ射线能量的不同而不同，用于对不同能量散射γ光子进行反向散射。

[0006] 在上述技术方案中，所述准直光阑采用钨铜合金加工而成，其中，W含量89%、Ni含量7%、Cu含量4%。

[0007] 在上述技术方案中，当放射源γ射线能量在0.01MeV~0.7MeV之间时，该环形槽的三角形截面的顶点A在水平面上的投影A，处于底边两个端点B、C在水平面上的投影的连线B，C，的正中。

[0008] 在上述技术方案中，当放射源γ射线能量在0.6MeV~3.5MeV之间时，该环形槽的三角形截面的顶点A的投影A，与底边靠光阑底部的端点C的投影C，重合。

[0009] 在上述技术方案中，所述准直光阑光路圆台的上下边缘夹角为13°[0010] 在上述技术方案中，所述准直光阑的发射口边缘在光路边缘的基础上外扩2mm。

[0011] 本发明中提供的技术方案是首先根据γ射线与物质相互作用过程中的散射γ射线能量分布和角分布特点，设计一个准直器光阑的初步方案，然后使用蒙特卡罗模拟计算软件（Geant4、MCNP等）对准直器光阑初步设计方案进行建模计算，计算内容包括不同距离处的辐射场均匀性、反平方率符合性，根据计算结果获得几种较为理想的设计方案，然后进行机械设计和加工，最后进行测试，得到的最为理想的设计方案。其中计算过程中需要模拟多个放射源（Am-241、Cs-137、Co-60等）进行多次计算，获得设计方案对不同放射源的准直效果。

[0012] 本发明准直器与国标（GB/T 12162）推荐的多板型防散射准直器相比较，其独特的结构有效提高了参考辐射场的均匀性和准确度。本发明适用于采用Am-241、Cs-137和Co-60γ放射源产生的参考γ辐射场领域，也可以应用于其他需要进行γ射线准直的其他场合。由于γ射线光子在经过准直器时，会与准直器材料发生散射，散射光子是需要尽量去除掉的。国标（GB/T 12162）推荐的多板型防散射准直器的设计出发点是将散射γ光子“过滤”掉。本发明的设计出发点是将散射γ光子进行过滤的同时将剩余γ散射光子进行反散射，设计结果可以使得无法过滤掉的散射γ光子被准直光阑反向散射，可进一步降低散射γ光子经准直器进入射线有效照射区域。由于不同能量的γ光子散射后射线能量有一定的区别，因此在反散射屏的设计上会有一定的区别。
附图说明

[0013] 图1是本发明给出的适用于γ能量在0.01MeV~0.7MeV之间的放射源的γ参考辐射场γ准直器的结构示意图。

[0014] 图2是本发明给出的适用于γ能量在0.6MeV~3.5MeV之间的放射源的γ参考辐射场γ准直器的结构示意图。

具体实施方式

[0015] 下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0016] 如图1和图2所示，本实施例提供一种用于参考γ辐射场的γ射线准直器，该装置的加工方法如下：

[0017] （1）首先根据放射源的活度选择合适长度的准直器，附图中给出的准直器长度为203mm，可以满足活度在50Ci以内的放射性同位素射线装置使用；

[0018] （2）根据放射源γ射线能量，选择附图1或附图2所示设计方案；当放射源γ射线能量在0.01MeV~0.7MeV之间时，准直器光阑的环形槽的三角形截面的顶点A在水平面上的投影A，处于底边两个端点B、C在水平面上的投影的连线B，C，的正中；当放射源γ射线能量在0.6MeV~3.5MeV之间时，该环形槽的三角形截面的顶点A的投影A，与底边靠光阑底部的端点C的投影C，重合；其中，底边两个端点B、C在水平面上的投影的连线B，C，的长度为40mm；

[0019] （3）根据附图中给出的设计方案，拆分成上下两块分别进行加工。加工时使用整块钨铜合金进行车削加工，加工精度应控制在0.2mm以内；

[0020] （4）将加工好的两块钨铜合金块对接，使用卡箍紧固。

[0021] 经过测试，如附图1和附图2所示的设计方案可将散射光子控制在1.3%以内（80%射野范围内），辐射场最大不均匀性小于±1.6%，偏离平方反比率最大值为2.25%（纵向距离1m~6m范围内）。

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