技术领域
[0001] 本
发明属于核技术应用中的X、γ辐照场应用领域，具体而言，涉及一种多功能X、γ
辐射系统。
背景技术
[0002] 国家相关法律法规和标准要求，医疗机构使用的医用
电子加速器、60Co远距离
治疗机、γ射线
立体定向外科治疗系统、机器臂式
X射线立体定向治疗装置等
放射治疗设备，需要定期对其输出剂量进行校准，确保设备出束准确，需要使用电离室探测器进行测量。医疗机构涉源（如
核医学场所18F、99mTc、131I等）或射线装置（CT、DR、DSA、牙科X射线机等）的工作场所均需要进行
辐射防护或装置防护性能检测，需要使用X、γ
剂量率仪现场检测。工业相关机构涉源或射线装置（如X射线分析仪、探伤机、
测井平台用
放射源、安检用的行李包检查机等）均需要定期进行场所
辐射剂量检测，以确保工作人员所处的环境辐射剂量满足国家标准及剂量限值，也需要使用X、γ剂量率仪现场测量。另外，根据国家相关要求，只要是涉源或射线装置的职业放射人员，需要佩戴个人
剂量计，被动式记录人员每个周期的个人剂量累计监测结果。
[0003] 只要是涉及到剂量测量所使用的辐射剂量仪器（电离室、X、γ剂量率仪、个人剂量计等）均为计量器具，每年均需要进行校准或检定：一方面核实剂量探测元件或仪器是否符合检定规程；一方面传递剂量刻度因子，便于保证量值传递与溯源有序进行，从而保证量值统一。检测辐射防护材料防护效果及定量其铅当量示值，测试一些微电子等元件的辐射抗性等，均需要使用精准的射线装置或辐射源所产生的辐射场，即需要校准或检定场所中的X、γ辐射系统。
[0004] 本发明依据国际技术报告及我国现行的法律法规、标准的要求，结合大量工作实践，研发出一种多功能X、γ辐照系统，确切来说是中、低能X射线（10keV 400keV）和常见的~几种γ射线（241Am、137Cs等）的照射系统，既满足目前市面上剂量测量探测器的检定和校准工作，还能测试辐射防护材料的铅当量及元件辐射抗性。该系统功能强大、使用方便、具有多重联
锁保护机制，独具特色，不仅满足能够提供多种
能量射线、高范围剂量率的精准辐射场的需求，还保证操作该系统的工作人员的安全防护问题。
[0005] 该多功能X、γ辐照系统是由放射源和射线发生器、计算机技术、机械装置、物理计算等多领域结合的产物。
电机、高灵敏探测器以及计算机控制，能对射线出束剂量分布进行快速采集，自动算出射线的强弱及分布等参数，还拥有摆位调平、
定位、对准等先进功能，进一步减少了人为操作的误差。
[0006] 因此，实验场地为日常剂量测量设备的刻度方面提供有
力的支持和保证。可为开展技术服务工作、科研及监测等机构提供准确的标准辐射场，最重要的是其安全系数高、剂量输出稳定、涉及射线质种类多、剂量率范围广、定位准确和精确且多种定位方式，应用和推广前景广阔。
发明内容
[0007] 本发明为了解决上述的技术问题，而提供一种多功能辐照系统。
[0008] 本发明是按照以下技术方案实现的：一种多功能辐照系统，包括固定于主
支架上的放射源，和固定于模体支架上的模体和剂量计；所述系统中还包括射线
过滤器，激光定位系统，滑台控制系统；支架控制系统以及控制中心；滑台控制系统中设有滑台组；所述模体支架部署于滑台组上，滑台组沿主机台往复滑动，靠近或远离放射源；模体支架中设有托住模体的第一上托板；所述激光定位系统包括部署于滑台组上的激光发射器支架，和部署于副支架上的第一激
光接收器；激光发射器支架上安装有第一激光发射器；滑台组还带动模体支架和激光发射器支架沿垂直于主机台的方向往复移动；支架控制系统控
制模体支架推动模体在竖直方向上往复运动，控制激光发射器支架推动第一激光发射器在竖直方向上往复运动，还控制第一上托板在
水平方向上沿刻度盘旋转；所述射线过滤器部署于放射源和模体之间，用于选择性过滤特定能谱的放射线。
[0009] 进一步的，所述射线过滤器中包括过滤器支架，过滤器支架上并排安装有两个第一
底板和两个第二底板；第一底板和第二底板上均设有不少于两条的轨道；两个第一底板和两个第二底板均分别呈上下方位安装，且其轨道一一相互对应形成多个轨道组；第二底板的轨道组中安装有不同规格和材质的
挡板；第一底板和第二底板两侧分别安装有两个
气缸；其中一个气缸将挡板从第一底板的轨道中推入第二底板的轨道中，另一个气缸将挡板从第二底板的轨道中推入第一底板的轨道中。
[0010] 进一步的，所述第一底板和第二底板的外侧均安装有滑
块，第一
螺纹杆和两根第一光杆贯穿滑块；第一光杆两端分别固定在两个滑块支架上，第一螺纹杆通过
轴承连接两个滑块支架，其一端与一个
驱动电机的
转子连接；所述滑块支架固定于过滤器支架上。
[0011] 进一步的，所述滑台组中包括第一滑台和两个第二滑台；第二螺纹杆和两根第二光杆贯穿第一滑台；第二光杆两端分别固定在两个滑台支架上，第二螺纹杆通过轴承连接两个滑台支架，其一端与一个驱动电机的转子连接；第一滑台上安装有垂直于主机台的副机台，副机台两端向上形成突起部，两根第三螺纹杆和两根第三光杆贯穿两个第二滑台；第三光杆两端分别固定在副机台两端的突起部，第三螺纹杆通过轴承连接突起部，其一端与一个驱动电机的转子连接；两个第三螺纹杆分别与一个第二滑台上的
螺纹孔螺接。
[0012] 进一步的，所述模体支架和激光发射器支架分别安装于两个第二滑台上，模体支架和激光发射器支架均为包含三层托板的结构，三层托板均相互平行。
[0013] 进一步的，所述模体支架底层为第一底托板，
中间层为第一中托板，顶层为第一上托板；第一底托板四
角固定有四根第四光杆，第一底托板上部还设有第一电机，第一电机的转子上连接第四螺纹杆；第四光杆和第四螺纹杆顶部贯穿第一中托板，第一中托板中部安装有第三电机，边沿通过四根第一
支撑杆连接环形的刻度盘，刻度盘通过轴承连接第一上托板；第三电机的转子连接第一上托板。
[0014] 进一步的，所述激光发射器支架底层为第二底托板，中间层为第二中托板，顶层为第二上托板；第二底托板四角固定有四根第五光杆，第二底托板上部还设有第二电机，第二电机的转子上连接第五螺纹杆；第五光杆和第五螺纹杆顶部贯穿第二中托板，第二中托板边沿通过四根第二支撑杆连接第二上托板。
[0015] 进一步的，所述辐照系统部署于具有屏蔽效果的室内，室内墙体，
天花板，以及地面均铺设屏蔽射线的材料；墙体上还设有射线强度测量仪，并通过危险指示灯提示射线强度是否达标或超标；室内还设有视频
监控系统，视频监控系统实时拍摄危险指示灯的状态，并通过控制中心的显示屏显示出来。
[0016] 进一步的，所述辐照系统中还设有控制中心，控制中心通过PC机连接多个分布式
控制器，分布式控制器包括用于控制气缸和各个电机的PLC控制器；控制中心还控制放射源发出射线，控制第一激光发射器发出激光，监测第一激光接收器是否接受到激光
信号。
[0017] 本发明具有的优点和有益效果是：本发明公开的辐照系统，具有以下优势：第一，相对于普通的辐照装置仅是单源系统，本系统可以多射线质射线并存；第二，普通辐照系统设计单一，靠人为手动、目测定位，本系统完全实现了自动化的测量过程；第三，不受场地所限，不仅仅能做检定或校准，还具备其他辐照功能，系统功能强大；第四，被照射物质可以旋转，间接控制入射线的角度，便于测量被照射探测器的角度响应；第五，多重定位，容易实现且准确度高；第六，方便做辐射场的剂量测量，便于标定剂量分布；第七，实时监控本系统环境的辐射剂量，保障辐射安全。
附图说明
[0018] 图1是本发明中辐照系统的结构示意图；图2是本发明中激光定位系统的结构示意图；
图3是本发明中辐照系统的结构
框图；
图4是本发明中第二底板的结构示意图；
图5是本发明中第一底板的结构示意图；
图6是本发明中两块第二底板构成的轨道组的结构示意图；
图7是本发明中挡板从第二底板向第一底板移动的示意图；
图8是本发明中射线过滤系统的结构示意图（不加挡板）；
图9是本发明中射线过滤系统的结构示意图（加挡板）；
图10是本发明中滑台组的结构示意图；
图11是本发明中模体支架的结构示意图；
图12是本发明中激光发射器支架的结构示意图；
图13是本发明中第一上托板和刻度盘的结构示意图；
图14是本发明中同时部署两种放射源的系统结构示意图；
图15是本发明中第二激光发射器和接收器的工作方式示意图；
图16是本发明中第二激光发射器发出的光束在对侧墙上的投影。
[0019] 其中，1.放射源；2.主支架；3.主机台；4.射线过滤器；401.第一底板；402.第二底板；403.轨道；404.第一螺纹杆；405.第一光杆；406.滑块；407.挡板；408.气缸；409.过滤器支架；410.滑块支架；5.滑台组；501.第二光杆；502.第二螺纹杆；503.第三螺纹杆；504.第三光杆；505.副机台；506.第一滑台；507.滑台支架；508.第二滑台；6.模体支架；601.第一上托板；602.第一支撑杆；603.第一中托板；604.第四光杆；605.第一底托板；606.第一电机；607.第四螺纹杆；608.刻度盘；609.第三电机；7.激光发射器支架；701.第二上托板；702.第二支撑杆；703.第二中托板；704.第五光杆；705.第二底托板；706.第二电机；707.第五螺纹杆；8.第一激光发射器；9.副支架；10.模体；11.剂量计；12.第一激光接收器；13.第二激光发射器；14.第二激光接收器。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图及
实施例对本发明进行详细的说明。
[0021] 如图1 16所示，一种多功能辐照系统，包括固定于主支架2上的放射源1，和固定于~模体支架6上的模体10和剂量计11；所述系统中还包括射线过滤器4，激光定位系统，滑台控制系统；支架控制系统以及控制中心；滑台控制系统中设有滑台组5；所述模体支架6部署于滑台组5上，滑台组5沿主机台3往复滑动，靠近或远离放射源1；模体支架6中设有托住模体
10的第一上托板601；所述激光定位系统包括部署于滑台组5上的激光发射器支架7，和部署于副支架9上的第一激光接收器12；激光发射器支架7上安装有第一激光发射器8；滑台组5还带动模体支架6和激光发射器支架7沿垂直于主机台3的方向往复移动；支架控制系统控制模体支架6推动模体10在竖直方向上往复运动，控制激光发射器支架7推动第一激光发射器8在竖直方向上往复运动，还控制第一上托板601在水平方向上沿刻度盘608旋转；所述射线过滤器4部署于放射源1和模体10之间，用于选择性过滤特定
频谱的放射线。
[0022] 所述射线过滤器4中包括过滤器支架409，过滤器支架409上并排安装有两个第一底板401和两个第二底板402；第一底板401和第二底板402上均设有不少于两条的轨道403；两个第一底板401和两个第二底板402均分别呈上下方位安装，且其轨道403一一相互对应形成多个轨道组；第二底板402的轨道组中安装有不同规格和材质的挡板407；第一底板401和第二底板402两侧分别安装有两个气缸408；其中一个气缸408将挡板407从第一底板401的轨道403中推入第二底板402的轨道403中，另一个气缸408将挡板407从第二底板402的轨道403中推入第一底板401的轨道403中。
[0023] 所述第一底板401和第二底板402的外侧均安装有滑块406，第一螺纹杆404和两根第一光杆405贯穿滑块406；第一光杆405两端分别固定在两个滑块支架410上，第一螺纹杆404通过轴承连接两个滑块支架410，其一端与一个驱动电机的转子连接；所述滑块支架410固定于过滤器支架409上。
[0024] 所述滑台组5中包括第一滑台506和两个第二滑台508；第二螺纹杆502和两根第二光杆501贯穿第一滑台506；第二光杆501两端分别固定在两个滑台支架507上，第二螺纹杆502通过轴承连接两个滑台支架507，其一端与一个驱动电机的转子连接；第一滑台506上安装有垂直于主机台3的副机台505，副机台505两端向上形成突起部，两根第三螺纹杆503和两根第三光杆504贯穿两个第二滑台508；第三光杆504两端分别固定在副机台505两端的突起部，第三螺纹杆503通过轴承连接突起部，其一端与一个驱动电机的转子连接；两个第三螺纹杆503分别与一个第二滑台508上的螺纹孔螺接。驱动第一螺纹杆404和第二螺纹杆502的驱动电机均为步进电机，例如可以选用86步进电机86BYG250H及
驱动器控制板
MA860H150MM实现该功能，但实际系统中，步进电机型号及其控制器及输出
扭矩均视负载而定。
[0025] 所述模体支架6和激光发射器支架7分别安装于两个第二滑台508上，模体支架6和激光发射器支架7均为包含三层托板的结构，三层托板均相互平行。
[0026] 所述模体支架6底层为第一底托板605，中间层为第一中托板603，顶层为第一上托板601；第一底托板605四角固定有四根第四光杆604，第一底托板605上部还设有第一电机606，第一电机606的转子上连接第四螺纹杆607；第四光杆604和第四螺纹杆607顶部贯穿第一中托板603，第一中托板603中部安装有第三电机609，边沿通过四根第一支撑杆602连接环形的刻度盘608，刻度盘608通过轴承连接第一上托板601；第三电机609的转子连接第一上托板601。第一上托板601在水平方向上的旋转，可以认为是相对于刻度盘608的旋转。
[0027] 所述激光发射器支架7底层为第二底托板705，中间层为第二中托板703，顶层为第二上托板701；第二底托板705四角固定有四根第五光杆704，第二底托板705上部还设有第二电机706，第二电机706的转子上连接第五螺纹杆707；第五光杆704和第五螺纹杆707顶部贯穿第二中托板703，第二中托板703边沿通过四根第二支撑杆702连接第二上托板701。
[0028] 所述辐照系统部署于具有屏蔽效果的室内，室内墙体，
天花板，以及地面均铺设屏蔽射线的材料，并且具有一定的厚度；墙体上还设有射线强度测量仪，并通过危险指示灯提示射线强度是否达标或超标，从而告知射线是否出束或源是否归位；室内还设有视频监控系统，视频监控系统实时拍摄危险指示灯的状态、激光定位系统等部位，并通过控制中心的显示屏显示出来。
[0029] 所述辐照系统中还设有控制中心，控制中心为PC机，PC机连接多个分布式控制器，分布式控制器包括用于控制气缸408和各个电机的PLC控制器；控制中心还控制放射源1发出射线，控制第一激光发射器8发出激光，监测第一激光接收器12是否接受到激
光信号。视频监控系统可以使用DS-2CD6213F型号网络摄像机，网络摄像机通过网线直连PC机即可在PC上通过网页浏览实时
视频流。
[0030] 本发明的使用方法和原理为：如图1和图2所示的方式部署辐照系统和激光定位系统；主支架2应部署于主机台3的一端，放射源1沿着与主机台3上的第二螺纹杆502的延伸方向平行的方向发出射线。这里的放射源1，既可以是γ放射源，也可以是X射线发生器，其中，γ放射源辐射出来的是γ射线，X射线发生器发出的是X射线。
[0031] 射线过滤器4的作用是获取能量均整的射线；关于 “过滤”，以X射线为例，由于射线出来的是X射线，是一个连续能量段的X射线。滤过后，低能、散射和漏射的X射线被屏蔽，而最终出来的X射线是能量均整的X射线，使用效果更好。如果放射源1选用的是γ放射源，那么可以不使用射线过滤器4，即图1所示的系统结构中，没有射线过滤器4。
[0032] 特别的，如图14所示，在主机台的两端分别设置一个放射源1，一边放置的是X射线发生器，另一边是放置γ放射源。这样部署的原因是，一般的剂量探测器、个人剂量计或者剂量率仪器，做检定或者校准时，往往不仅需X射线辐照，也需γ射线辐照。X射线和γ射线的发生装置是两套系统，相互独立，如果为此设置两个主机台3，既浪费场地，也无必要。故可考虑共用部分组件，按图14所示，将其部署于同一个主机台3的两端。
[0033] 射线过滤器4中通过使用厚度和材质均不相同的挡板407作为过滤板，过滤掉无用能量段的射线；挡板在气缸408的推动作用下在第一底板401和第二底板402上的轨道403组成的轨道组中来回移动；对于某一次特定的测量，首先通过转动第一螺纹杆404驱动两个滑块406往复移动，从而可以把需要使用的挡板407对准第一底板401上一个空的轨道403；与此同时，还要移动该挡板到气缸408的
推杆顶端，气缸408动作后，推杆推出，从而将挡板407从第二底板402的轨道403中推入第一底板401的轨道403中，该过程如图7所示。
[0034] 再如图9中的描述，放射源1恰好被推入第一底板401的轨道403中的挡板407挡住，从而实现了对射线的滤过作用。
[0035] 进一步的，另一个气缸408推动挡板407反向移动，从而使其回到两片第二底板402的轨道中。气缸408的型号可以使用SC63X75或其他同类型号；本发明中，第一螺纹杆至第五螺纹杆的功能基本相同，无论是推动滑块移动，还是推动滑台移动，或是推动中托板移动，其基本原理都相同，均以光杆作为导向，螺纹杆在外加的步进电机的带动下正反向转动，从而使与其
啮合的滑块，或者滑台，或者中推板往复移动。
[0036] 第三电机609的作用在于驱动第一上托板601在水平面上转动，第三电机609为步进电机，可以使第一上托板601以尽可能小的步进角度转动。
[0037] 在图3描述的辐照系统的结构框图中，控制中心为PC机；视频监控系统指代前述的网络摄像机，通过网线直连控制中心的PC；射线检测系统使用北京中康联医疗器械开发有限公司的SB-1型X\γ射线报警仪，激光发射器使用深圳市众来科技有限公司生产的型号为LPT-013-GY高
精度激
光标线器，既可以测距，又可以定位。激光接收器使用德国BOSCH的LR2型号激光接收器；X射线放射源使用西
门子的optitop150型号，该放射源允许用户通过PC机开启或关闭。
[0038] 实施例一以X射线发生器作为放射源为例，按如下步骤使用本系统：
第一，按图1和图2的方式安装本系统，预先测量出放射源1与第一激光接收器12之间的相对
位置关系，在三维空间中的坐标之差为（δx，δy，δz）；其中δx为沿主机台3延伸的方向，δy为垂直于主机台3延伸的方向，δz为竖直方向。
[0039] 第二，在模体10上安装
固定剂量计11，假设要求剂量计11与放射源1之间的相对距离为d，通过PC机向PLC控制器发出指令，控制滑台组5沿主
机架3滑动，此时第一激光接收器12实时监测与第一激光发射器8之间的距离d1，当d1与d的差值等于δx时，停止滑台组5沿主机架3的滑动。
[0040] 第三，通过PC机向PLC控制器发出指令，控制滑台组5中的第二滑台508沿垂直于主机架3延伸的方向滑动，调整搭载第一激光发射器8的第二滑台508的位置，以及激光发射器支架7的高度，使得第一激光发射器8与第一激光接收器12恰好对准。
[0041] 第四，记录下驱动激光发射器支架7的高度变化以及第二滑台508的位置变化的两个电机的实时步数，并与初始位置做差，计算出第一激光发射器8的实时位置。
[0042] 第五，在第一激光发射器8的实时位置的
基础上，将其坐标值的对应的方向上，分别增加δy，δz，作为模体10的目标位置。
[0043] 第六，将计算出的模体目标位置，对应为模体支架6的目标高度和搭载模体支架6的第二滑台508在副机台505上的位置，驱动相关的两个步进电机动作，使模体10到达目标位置，从而完成模体10的定位。
[0044] 第七，控制射线过滤器4动作，选择合适的挡板407，挡板407的数量可以为1 3个。~
[0045] 第八，开启放射源1，通过视频监控系统监测辐照情况，至辐照结束，并且与墙上的射线探测器的灯相互关联的灯光状态，至灯光熄灭，证明室内的辐射强度已经达到环境本底水平时，相关人员再靠近本系统。
[0046] 本发明中，第一激光发射器8与第一激光接收器12相互作用，可以实现测距和定位功能。
[0047] 实施例二对于需要变换角度的测量场景，驱动第三电机609转动，使得第一上托板601转动，即可实现模体10的转动。第三电机609为步进电机，控制精度高，而且实验者可以同时通过查看刻度盘608边缘的角度指示刻度，以确定第一上托板601是否已经做了旋转或者旋转的角度。
[0048] 实施例三如图15所示，在墙体上安装第二激光发射器13和第二激光接收器14，用于检验受照物体是否摆放水平。
[0049] 墙体上布设轨道，第二激光发射器13和第二激光接收器14均可沿轨道移动；不同于第一激光发射器8发出的是点激光，第二激光发射器13发出的激光为线激光，受照物体挡住激光，从而在对面墙上的第二激光接收器14接收到的激光信号为中间断开的线；当第二激光发射器13沿轨道移动时，第二激光接收器14接收到的激光信号最终体现为图16所示的阴影部分的情况，中间的四边形ABCD为未受到激光照射的区域。因此，当AD和BC均水平时，受照物体或剂量计11也为水平状态，反之，如AD和BC中至少有一个发生倾斜，证明受照物体或剂量计11的摆放不合理，没有完全水平摆放，容易引起测量结果不准确。
[0050] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
