CN102955166A - 利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及辐射剂量仪的电离室设计技术，具体涉及一种利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法。该方法在电离室的收集极为铝或钛材质，高压极为不锈钢材质的情况下，在不锈钢高压极的内表面设置一层钛质衬层。本发明通过在钢质高压极内表面衬加厚度适宜的钛材料，解决了钢质电离室对100～200keV能量范围内X、γ射线的过响应问题，同时，对能量高于300keV的X、γ射线响应的变化并不大，对于展平能量在0.08～7.0MeV范围内X、γ射线的响应曲线具有明显的效果。

Description

利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法

技术领域

本发明涉及辐射剂量仪的电离室设计技术，具体涉及一种利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法。

背景技术

当进行X、γ辐射剂量的测量时，电离室的室壁材料可以是非空气等效材料。考虑到电离室的综合性能要求，如机械性能、焊接密封性、防潮、抗腐蚀性以及加工工艺等，室壁(高压极和收集极)一般选取优质合金钢材料。对于辐射防护用X、γ辐射剂量与剂量率仪，相关国家标准要求：X、γ辐射能量在0.08～1.5MeV范围内的响应，必须在¹³⁷Cs响应的±30％以内。而钢质电离室对X、γ辐射的响应，一般在100～200keV能量范围内存在过响应问题，需要进行能量响应的补偿。补偿电离室的能量响应时，在电离室外表面按照一定比例和厚度贴锡材料是常见的方法。贴锡的方法就是利用锡材料对低能X、γ射线的衰减作用来压低100～200keV能量范围的过响应。而当电离室探测的γ射线能量在3MeV以上时，贴锡的补偿效果不是很理想。

发明内容

本发明的目的在于针对钢质电离室对X、γ辐射的响应，需要进行能量响应补偿的问题，提供一种利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法。

本发明的技术方案如下：一种利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法，所述电离室的收集极为铝或钛材质，高压极为不锈钢材质，高压极外设有不锈钢屏蔽外壳，其中，在不锈钢高压极的内表面设置一层钛质衬层。

进一步，如上所述的利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法，其中，不锈钢高压极和屏蔽外壳的总厚度应在保证电离室气密性以及机械性能的基础上不超过3mm。

进一步，如上所述的利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法，其中，高压极内表面的钛质衬层的厚度为0.2mm～2mm。

本发明的有益效果如下：本发明通过在钢质高压极内表面衬加厚度适宜的钛材料，解决了钢质电离室对100～200keV能量范围内X、γ射线的过响应问题，同时，对能量高于300keV的X、γ射线响应的变化并不大，对于展平能量在0.08～7.0MeV范围内X、γ射线的响应曲线具有明显的效果。

附图说明

图1为本发明在圆柱形电离室中具体实现的原理结构图；

图2为应用本发明的圆柱形电离室能量响应的计算曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施过程对本发明进行详细的描述。

本发明利用钛材料来展平钢质电离室对0.08～7.0MeV能量范围内X、γ辐射的响应，使其在¹³⁷Cs响应的±30％以内。电离室收集极为铝或钛材质，高压极为不锈钢材质，在不锈钢高压极的内表面设置一层钛质衬层，由于钛的原子序数小于铁的，从而可以很好地优化电离室在100～200keV能量范围内的过响应问题。

电离室灵敏体积内的工作气体对X、γ射线的响应，主要来自于射线与室壁材料相互作用产生的次级电子的贡献。而室壁对响应有贡献的同时，也对X、γ射线具有衰减作用。衰减作用对能量低于200keV的射线尤为明显。因此，合理设计室壁材料以及厚度，能够优化电离室的能量响应。现有技术中贴锡的方法就是利用锡材料对低能X、γ射线的衰减作用。同样，也可以通过降低室壁响应贡献的方法来展平能响曲线。

展平钢质电离室能响曲线的关键在于降低100～200keV能量范围内响应的同时，保证80keV能量处不至于欠响应。电离室灵敏体积内的工作气体对X、γ射线的响应，主要来自于射线与室壁材料相互作用产生的次级电子的贡献。由于能量低于200keV的β粒子在钢中的射程很短，只有微米量级；所以在低能段(200keV以下)，室壁对响应的贡献主要来自于最靠近灵敏体积的薄层材料。而对于能量为100～200keV的光子与物质相互作用的形式主要为光电效应和康普顿效应，其反应截面分别正比于Z⁵和Z。因此，将钛材料衬于电离室高压极的内表面，可以减小光子与其发生相互作用的概率，从而解决钢质电离室对100～200keV能量范围内X、γ射线的过响应问题。与此同时，铁和钛对能量高于300keV的窄束光子的质量转移系数的差别不大，所以钢质高压极的内表面衬加厚度适宜的钛材料后，电离室对能量高于300keV的X、γ射线响应的变化并不大。综上所述，电离室收集极材料选用铝或钛，不锈钢质高压极内表面衬加厚度适宜的钛材料，并且不锈钢质高压极和屏蔽外壳的总厚度也适宜，对于展平能量在0.08～7.0MeV范围内X、γ射线的响应曲线是比较有效的。

为了满足能量响应的要求，所述的不锈钢高压极和屏蔽外壳的总厚度应在保证电离室气密性以及机械性能等的基础上不超过3mm(在总厚度一定时，高压极和屏蔽外壳各自厚度的变化对能响几乎无影响)；收集极采用铝或钛材料，其厚度对能量响应的影响不大，只要满足其他性能要求即可；高压极内表面的钛质衬层的厚度从能量响应角度考虑只要在0.2mm～2mm范围内即可，具体厚度可根据实际条件而定，如0.2mm、1mm、1.5mm、2mm。内衬钛层和不锈钢层之间可以存在间隙。

以圆柱形电离室为例，如图1所示，包括屏蔽外壳1，屏蔽壳体1内为高压极2，中间为电离室的收集极4，电离室的收集极4为铝材质(也可用钛材质)，不锈钢屏蔽外壳1和高压极2的总厚度为2mm，并且在高压极2的内表面衬加一层2mm厚的钛层3，计算得到电离室的能量响应曲线(¹³⁷Cs归一)如图2所示。由图2可知，采用这一设计后，可以实现：0.08～7.0MeV范围内X、γ辐射的响应在¹³⁷Cs响应的±30％以内。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法，所述电离室的收集极(4)为铝或钛材质，高压极(2)为不锈钢材质，高压极(2)外设有不锈钢屏蔽外壳(1)，其特征在于：在不锈钢高压极(2)的内表面设置一层钛质衬层(3)。

2.如权利要求1所述的利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法，其特征在于：不锈钢高压极(2)和屏蔽外壳(1)的总厚度应在保证电离室气密性以及机械性能的基础上不超过3mm。

3.如权利要求1或2所述的利用钛材料进行电离室X、γ能量响应补偿的方法，其特征在于：高压极内表面的钛质衬层(3)的厚度为0.2mm～2mm。

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