CN102540434B - 一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；步骤四、分别在上屏蔽空间及下屏蔽空间内靠近开口的一侧安装电子摄像机和光源、在屏蔽框架外部安装光敏电阻；步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：步骤六、安装电源和信号输出端。本发明结构巧妙、适应亮度范围广、应用效果好，适合具有强核辐射特征的目标体的事故前后的监视和记录。

Description

一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法

技术领域

本发明涉及一种具有防核辐射的光路结构设计方法。在核辐射源照射的情况下，裸露在射线下的摄像监视仪器都会由于元器件的电离辐射效应和位移辐射效应而受到损伤，导致视频信号严重变形或无信号，无法正常工作，并随之产生设备永久性损坏。本发明涉及摄像监视仪器如何在屏蔽材料防护下正常展开视频图像监视的设计方法，属于“核科学与技术”技术领域。

背景技术

核辐射，是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射是由γ射线、α射线、β射线、中子等构成，对电子摄像设备的损伤主要是电离辐射，它可以使电荷耦合器件(CCD)等引起电离或激发，导致设备故障。所以采取必要的防护屏蔽措施，是正常持久监视涉核目标的前提和基础。

由于电子摄像器材通常都是用光学镜头直接面对目标物体，而核辐射中损伤效应最强的伽马射线和快中子却是直线式放射，穿透式通过，所以对电子摄像器材的损伤是不可避免的。传统对摄像监视设备的防核辐射方法，都是采用对电荷耦合器件的抗辐射加固；这种方法涉及精密电子元器件加工，条件苛刻、成本高，而且防护效果不稳定，不能满足对涉核设施设备的长时间视频监控需求。实际需要时，在普通摄像设备的基础上，进行巧妙的屏蔽结构设计，即能达到很好的防核辐射效果。

本发明利用光学反射与折射原理和核辐射屏蔽材料防护技术的组合，实现了电子摄像器材对核辐射的防护。根据光学的反射与折射原理，设计反射结构，评估两次光学反射的能量与折射能量损失关系，对成像效果进行测试，确定光路结构，这种结构的优点是：核辐射中的伽马射线和快中子，直接穿透镜面，不被反射；而光脉冲却可以近乎完全的被镜面反射(经过一次反射，仅有2％的能量损失)；核辐射屏蔽材料防护技术，是利用我们对不同原子序数材料的核辐射屏蔽性能进行测试和综合评估，选择实用性强、防护效果好的核辐射屏蔽材料。综合两者的检测结果，能够实现对涉核目标的近距离视频监控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，以实现在强核辐射的条件下，电子摄像器材能够在屏蔽材料的防护下正常工作，得到清晰稳定的图像。

本发明一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

(1)、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r}_0^2}{K_1{r}_1^2};$

式中，K为辐射剂量(率)的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

(2)、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

(3)、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为“E”型钢结构固定架，其中，所述的“E”型屏蔽框架是由上屏蔽框、中间屏蔽框、下屏蔽框以及侧屏蔽框组成，并使整个屏蔽框架被分成两个侧面有开口的屏蔽空间——上屏蔽空间及下屏蔽空间；所述的镜面反射面为四个，每两个一组，分别设置在上屏蔽空间及下屏蔽空间内靠近侧屏蔽框的位置，并分别与上屏蔽框、中间屏蔽框、下屏蔽框成45度夹角，使得每个屏蔽空间内的入射光线经两次反射后与反射光线平行；

步骤四、分别在上屏蔽空间及下屏蔽空间内靠近开口的一侧安装电子摄像机和光源、在屏蔽框架外部安装光敏电阻；光敏电阻在夜暗条件下，接通光源电源，光源即对涉核目标实施照明，以便于反射光进入电子摄像机内；在环境光充足条件下，断开光源电源；

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机及光源的背面及两个侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机及光源的背面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与侧面的屏蔽层的厚度之比是8∶1；

步骤六、安装电源和信号输出端。

其中，所述的光源和电子摄像机分别设置在靠近上屏蔽框、下屏蔽框的位置。

其中，在所述的电子摄像机和光源侧面设置的屏蔽层为钨镍合金，在电子摄像机和光源背面即正对着辐射源的一面设置的屏蔽层为钨镍合金与聚乙烯复合的方式。

其中，所述的光源和电子摄像机分别设置在靠近中间屏蔽框的上下两侧。

其中，在所述的电子摄像机和光源背面及侧面设置的屏蔽层均为钨镍合金与聚乙烯复合的方式，其中电子摄像机和光源背面是指正对着辐射源的一面。

本发明一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

(1)、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r}_0^2}{K_1{r}_1^2};$

式中，K为辐射剂量(率)的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

(2)、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

(3)、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为近似横“U”型的钢结构固定架，包括上屏蔽框、下屏蔽框及侧屏蔽框，形成一侧面有开口的屏蔽空间，所述的镜面反射面为两个，分别与上屏蔽框、侧屏蔽框、下屏蔽框成45度夹角，使得屏蔽空间内的入射光线经两次反射后与反射光线平行；

步骤四、在屏蔽空间内靠近开口的一侧安装电子摄像机；

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机的背面及两个侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机的背面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与侧面的屏蔽层的厚度之比是8∶1；

步骤六、安装电源和信号输出端。

其中，所述的电子摄像机设置在靠近上屏蔽框的位置。

其中，在所述的电子摄像机侧面设置的屏蔽层为钨镍合金，在电子摄像机背面即正对着辐射源的一面设置的屏蔽层为钨镍合金与聚乙烯复合的方式。

其中，所述的电子摄像机设置在靠近下屏蔽框的位置。

其中，在所述的电子摄像机背面及侧面设置的屏蔽层均为钨镍合金与聚乙烯复合的方式，其中电子摄像机背面是指正对着辐射源的一面。

本发明一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

(1)、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r}_0^2}{K_1{r}_1^2};$

式中，K为辐射剂量(率)的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

(2)、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

(3)、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为“E”型钢结构固定架，其中，所述的“E”型屏蔽框架是由上屏蔽框、中间屏蔽框、下屏蔽框以及侧屏蔽框组成，并使整个屏蔽框架被分成两个侧面有开口的屏蔽空间——上屏蔽空间及下屏蔽空间；所述的镜面反射面为两个，位于上屏蔽空间的镜面反射面分别与中间屏蔽框上侧及侧屏蔽框相邻并成45度夹角，位于下屏蔽空间的镜面反射面分别与中间屏蔽框下侧及侧屏蔽框相邻并成45度夹角，使得每个屏蔽空间内的入射光线经一次反射后与反射光线垂直；

步骤四、分别在上屏蔽空间及下屏蔽空间内安装电子摄像机和光源、在屏蔽框架外部安装光敏电阻；

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机及光源的背面及侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机及光源的侧面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与背面的屏蔽层的厚度之比是8∶1；

步骤六、安装电源和信号输出端。

其中，在所述的电子摄像机和光源的背面及侧面设置的屏蔽层均为钨镍合金与聚乙烯复合的方式，其中电子摄像机和光源侧面是指正对着辐射源的一面。

本发明一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

(1)、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r}_0^2}{K_1{r}_1^2};$

式中，K为辐射剂量(率)的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

(2)、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

(3)、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为“G”型钢结构固定架，其中，所述的“G”型屏蔽框架是由上屏蔽框、下屏蔽框、封闭侧屏蔽框及开口侧屏蔽框组成，使整个屏蔽框架形成一个带有开口的屏蔽空间；所述的镜面反射面为一个，上屏蔽框及分封闭侧屏蔽框相邻并成45度夹角，使得入射光线经一次反射后与反射光线垂直；

步骤四、在屏蔽空间安装电子摄像机；

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机的背面及侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机的侧面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与背面的屏蔽层的厚度之比是8∶1；

步骤六、安装电源和信号输出端。

其中，在所述的电子摄像机背面及侧面设置的屏蔽层均为钨镍合金与聚乙烯复合的方式，其中电子摄像机的侧面是指正对着辐射源的一面。

本发明一种具有防核辐射的光路结构设计方法，优点及功效在于：(1)结构巧妙。直接用屏蔽层对核辐射进行防护，电子摄像机通过镜面反射监视涉核目标体。(2)适应亮度范围广。在有光线的条件下，电子摄像机通过镜面反射获取成像，在无光线夜暗条件下，通过光敏电阻感知，自动开启近红外光源，经过两次镜面反射照射涉核目标，电子摄像机正常获取图象。(3)应用效果好。通过应用单位试验证明，防护能力强、效果好。(4)适合具有强核辐射特征的目标体的事故前后的监视和记录。

附图说明

图1所示为本发明实施例1的结构示意图

图2所示为本发明实施例2的结构示意图

图3所示为本发明实施例3的结构示意图

图4所示为本发明实施例4的结构示意图

图5所示为本发明实施例5的结构示意图

图6所示为本发明实施例6的结构示意图

图中标号如下：

1、电子摄像机      2、光源            3、镜面反射经     4、钨镍合金屏蔽层

5、聚乙烯屏蔽层    61、上屏蔽框       62、下屏蔽框      63、中间屏蔽框

64、侧屏蔽框       64’封闭侧屏蔽框   65、开口侧屏蔽框

7、光敏电阻

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1，其结构示意图如图1所示。

一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

(1)、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r}_0^2}{K_1{r}_1^2};$

式中，K为辐射剂量(率)的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

(2)、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

(3)、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

在处于辐射的路径上，使辐射水平减弱到它初始值的一半所需要的屏蔽材料的厚度称为半值层厚度(Half-value Thickness(HVL))；同样，在处于辐射的路径上，使辐射水平减弱到它初始值的1/10所需要的屏蔽材料的厚度称为1/10值层厚度(Tenth-value Thickness(TVL))，它相当于3.32个半值层厚度，即1TVL＝3.32HVL。

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为“E”型钢结构固定架，其中，所述的“E”型屏蔽框架是由上屏蔽框61、中间屏蔽框63、下屏蔽框62以及侧屏蔽框64组成，并使整个屏蔽框架被分成两个侧面有开口的屏蔽空间——上屏蔽空间及下屏蔽空间；所述的镜面反射面3为四个，每两个一组，分别设置在上屏蔽空间及下屏蔽空间内靠近侧屏蔽框64的位置，并分别与上屏蔽框61、中间屏蔽框63、下屏蔽框62成45度夹角，使得每个屏蔽空间内的入射光线经两次反射后与反射光线平行；

步骤四、分别在上屏蔽空间及下屏蔽空间内靠近开口的一侧安装电子摄像机1和光源2、在屏蔽框架外部安装光敏电阻7；光敏电阻在夜暗条件下，接通光源电源，光源即对涉核目标实施照明，以便于反射光进入电子摄像机内；在环境光充足条件下，断开光源电源；其中，所述的光源2和电子摄像机1分别设置在靠近上屏蔽框61、下屏蔽框62的位置。

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机及光源的背面及两个侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机及光源的背面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与侧面的屏蔽层的厚度之比是8∶1；其中，在所述的电子摄像机和光源侧面设置的钨镍合金屏蔽层4，在电子摄像机和光源背面即正对着辐射源的一面设置钨镍合金屏蔽层4与聚乙烯屏蔽层5复合的方式。

步骤六、安装电源和信号输出端。

实施例2，其结构示意图如图2所示。

实施例2与实施例1的区别在于光源2和电子摄像机1分别设置在靠近中间屏蔽框63的上下两侧；且在电子摄像机1和光源2背面及侧面设置的屏蔽层均为钨镍合金屏蔽层4与聚乙烯复合屏蔽层5的方式，其中电子摄像机和光源背面是指正对着辐射源的一面。

实施例3，其结构示意图如图3所示。

一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

(1)、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r}_0^2}{K_1{r}_1^2};$

式中，K为辐射剂量(率)的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

(2)、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

(3)、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为近似横“U”型的钢结构固定架，包括上屏蔽框61、下屏蔽框62及侧屏蔽框64，形成一侧面有开口的屏蔽空间，所述的镜面反射面3为两个，分别与上屏蔽框61、侧屏蔽框64、下屏蔽框62成45度夹角，使得屏蔽空间内的入射光线经两次反射后与反射光线平行；

步骤四、在屏蔽空间内靠近开口的一侧安装电子摄像机1；电子摄像机1设置在靠近上屏蔽框61的位置。

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机的背面及两个侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机的背面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与侧面的屏蔽层的厚度之比是8∶1；在所述的电子摄像机侧面及背面设置的屏蔽层为钨镍合金屏蔽层4与聚乙烯屏蔽层5复合的方式，其中电子摄像机背面是指正对着辐射源的一面。

步骤六、安装电源和信号输出端。

实施例4，其结构示意图如图4所示。

实施例4与实施例3的区别在于电子摄像机1设置在靠近下屏蔽框62的位置，且在所述的电子摄像机侧面设置的屏蔽层为钨镍合金屏蔽层4，在电子摄像机背面即正对着辐射源的一面设置的屏蔽层为钨镍合金屏蔽层4与聚乙烯屏蔽层5复合的方式。

实施例5，其结构示意图如图5所示。

一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

(1)、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r}_0^2}{K_1{r}_1^2};$

式中，K为辐射剂量(率)的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

(2)、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

(3)、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为“E”型钢结构固定架，其中，所述的“E”型屏蔽框架是由上屏蔽框61、中间屏蔽框63、下屏蔽框62以及侧屏蔽框64组成，并使整个屏蔽框架被分成两个侧面有开口的屏蔽空间——上屏蔽空间及下屏蔽空间；所述的镜面反射面3为两个，位于上屏蔽空间的镜面反射面分别与中间屏蔽框63上侧及侧屏蔽框64相邻并成45度夹角，位于下屏蔽空间的镜面反射面分别与中间屏蔽框63下侧及侧屏蔽框64相邻并成45度夹角，使得每个屏蔽空间内的入射光线经一次反射后与反射光线垂直；

步骤四、分别在上屏蔽空间及下屏蔽空间内安装光源2和电子摄像机1、在屏蔽框架外部安装光敏电阻7；

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机及光源的背面及侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机及光源的侧面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与背面的屏蔽层的厚度之比是8∶1；在所述的电子摄像机1和光源2的背面及侧面设置的屏蔽层均为钨镍合金屏蔽层4与聚乙烯屏蔽层5复合的方式，其中电子摄像机和光源侧面是指正对着辐射源的一面。

步骤六、安装电源和信号输出端。

实施例6，其结构示意图如图6所示。

一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

(1)、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r}_0^2}{K_1{r}_1^2};$

式中，K为辐射剂量(率)的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

(2)、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

(3)、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量(率)的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为“G”型钢结构固定架，其中，所述的“G”型屏蔽框架是由上屏蔽框61、下屏蔽框62、封闭侧屏蔽框64’及开口侧屏蔽框65组成，使整个屏蔽框架形成一个带有开口的屏蔽空间；所述的镜面反射面3为一个，与上屏蔽框61及封闭侧屏蔽框64’相邻并成45度夹角，使得入射光线经一次反射后与反射光线垂直；

步骤四、在屏蔽空间安装电子摄像机1；

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机的背面及侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机的侧面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与背面的屏蔽层的厚度之比是8∶1；在所述的电子摄像机背面及侧面设置的屏蔽层均为钨镍合金屏蔽层4与聚乙烯复合屏蔽层5的方式，其中电子摄像机的侧面是指正对着辐射源的一面。

步骤六、安装电源和信号输出端。

Claims (7)

1.一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

（1）、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r_0}^2}{K_1{r_1}^2};$

式中，K为辐射剂量的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

（2）、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

（3）、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为“E”型钢结构固定架，其中，所述的“E”型屏蔽框架是由上屏蔽框、中间屏蔽框、下屏蔽框以及侧屏蔽框组成，并使整个屏蔽框架被分成两个侧面有开口的屏蔽空间——上屏蔽空间及下屏蔽空间；所述的镜面反射面为四个，每两个一组，分别设置在上屏蔽空间及下屏蔽空间内靠近侧屏蔽框的位置，并分别与上屏蔽框、中间屏蔽框、下屏蔽框成45度夹角，使得整个屏蔽空间内的入射光线与经过两次反射后的反射光线平行；

步骤四、分别在上屏蔽空间及下屏蔽空间内靠近开口的一侧安装电子摄像机和光源、在屏蔽框架外部安装光敏电阻；光敏电阻在夜暗条件下，接通光源电源，光源即对涉核目标实施照明，以便于反射光进入电子摄像机内；在环境光充足条件下，断开光源电源；

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机及光源的背面及两个侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机及光源的背面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与侧面的屏蔽层的厚度之比是8:1；

步骤六、安装电源和信号输出端。

2.根据权利要求1所述的一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：所述的光源和电子摄像机分别设置在靠近上屏蔽框、下屏蔽框的位置。

3.根据权利要求2所述的一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：在所述的电子摄像机和光源侧面设置的屏蔽层为钨镍合金，在电子摄像机和光源背面即正对着辐射源的一面设置的屏蔽层为钨镍合金与聚乙烯复合的方式。

4.根据权利要求1所述的一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：所述的光源和电子摄像机分别设置在靠近中间屏蔽框的上下两侧。

5.根据权利要求4所述的一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：在所述的电子摄像机和光源背面及侧面设置的屏蔽层均为钨镍合金与聚乙烯复合的方式，其中电子摄像机和光源背面是指正对着辐射源的一面。

6.一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、确定电子摄像机、光源的整体尺寸和电荷耦合器件的耐辐射极限值；

步骤二、确定屏蔽层材质和屏蔽层厚度：屏蔽层材质为钨镍合金或者钨镍合金与聚乙烯复合的方式；其中，该钨镍合金与聚乙烯复合的方式具体为钨镍合金屏蔽层在内层，而聚乙烯层在外层；屏蔽层厚度通过如下三种方法中的任意一种计算：

（1）、衰减倍数法：

$K=\frac{K_0{r_0}^2}{K_1{r_1}^2};$

式中，K为辐射剂量的衰减倍数；K₀为无屏蔽防护厚度，在距离放射源r₀处的空气比释动能率；K₁为增加一定屏蔽防护厚度后，在距离放射源r₁处的空气比释动能率；r₀为距放射源某一点的距离；r₁为屏蔽体距放射源的距离；

（2）、1/10值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/10}}$

式中：K为辐射剂量的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/10为材料的1/10值层厚度；

（3）、半值层厚度法：

$K=2^{d/d_{1/2}}$

式中：K为辐射剂量的衰减倍数；d为屏蔽材料厚度；d_1/2为材料的半值层厚度；

步骤三、根据电子摄像探头的整体尺寸确定用于固定光路结构的屏蔽框架的形状，并安装镜面反射面；该屏蔽框架为“E”型钢结构固定架，其中，所述的“E”型屏蔽框架是由上屏蔽框、中间屏蔽框、下屏蔽框以及侧屏蔽框组成，并使整个屏蔽框架被分成两个侧面有开口的屏蔽空间——上屏蔽空间及下屏蔽空间；所述的镜面反射面为两个，位于上屏蔽空间的镜面反射面分别与中间屏蔽框上侧及侧屏蔽框相邻并成45度夹角，位于下屏蔽空间的镜面反射面分别与中间屏蔽框下侧及侧屏蔽框相邻并成45度夹角，使得整个屏蔽空间内的入射光线与经过一次反射后的反射光线垂直；

步骤四、分别在上屏蔽空间及下屏蔽空间内安装光源和电子摄像机、在屏蔽框架外部安装光敏电阻；

步骤五、在屏蔽框架内部设置屏蔽层：在所述的电子摄像机及光源的背面及侧面设置屏蔽层，其中所述的电子摄像机及光源的侧面是指正对着辐射源的一面；正对辐射源的一面的屏蔽层与背面的屏蔽层的厚度之比是8:1；

步骤六、安装电源和信号输出端。

7.根据权利要求1所述的一种具有防核辐射功能的光路结构设计方法，其特征在于：在所述的电子摄像机和光源的背面及侧面设置的屏蔽层均为钨镍合金与聚乙烯复合的方式，其中电子摄像机和光源侧面是指正对着辐射源的一面。

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