CN103645494A - 测量加速器射线束的能量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量加速器射线束的能量的方法，包括步骤：提供衰减体装置，其具有工作部，所述工作部阻挡来自于加速器靶点的X射线束以对该X射线束的强度进行衰减；提供探测器，其用于探测穿过衰减体装置的工作部的X射线束的剂量；提供位置调整装置，其用于承载所述衰减体装置和所述探测器以及对所述衰减体装置和所述探测器的空间位置进行调整；和通过改变所述衰减体装置的工作部的厚度以对该X射线束的强度进行不同的衰减。所述方法能够通过设置具有厚度可变的工作部的衰减体装置以及承载和定位衰减体装置与探测器的位置调整装置来改善衰减体的调节和所述装置的定位精度。

Description

测量加速器射线束的能量的方法

本发明申请是申请人为同方威视技术股份有限公司、申请日为2011年12月30日、申请号为201110455719.0的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种射线束精确测量设备，尤其涉及一种加速器射线束测量设备。

背景技术

在核技术应用领域，特别是集装箱安全检查系统中，经常需要测定电子加速器发射出的射线束的剂量或剂量率、能量和半值层等参数。加速器发射出来的射线束是不可见的和发散的，例如成扇形、锥形、矩形等，且在加速器射线束能量、半值层测量过程中需要用到衰减体，探测器、衰减体和射线束靶点之间的相互位置关系，对于测量结果的精准度具有很大影响，测试过程中摆放不到位或发生相互位置的变化都将会引入较大测量误差。而现有测量方法中，剂量或剂量率测量装置（探测器）和衰减体装置通常是两套相互独立的装置，需要近距离配合时存在相互干扰的问题。因此需要一种装置能够方便而精确地调节探测器、衰减体和靶点的相对位置，优选地可以实现包括探测器和衰减体的高度和角度的远程控制调节。

另外，在现有的测量设备中，衰减体采用手动逐块添加的方形板来调节衰减量（衰减厚度），而其影响量（高度和角度）的调节不易实现，给测量结果带来较大人因误差。为此，需要一种能够方便地调节衰减体的衰减量（衰减厚度）的测量设备。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够方便地调节衰减体的衰减量（衰减厚度）和精确地调整探测器、衰减体和靶点的相对位置的射线束测量设备。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案通过以下方式来实现：

根据本发明的一个方面，提供一种加速器射线束测量设备，包括：

衰减体装置，其具有工作部，所述工作部阻挡来自于加速器靶点的射线束以对该射线束的强度进行衰减；

探测器，其用于探测穿过衰减体装置的工作部的射线束的强度或剂量；和

位置调整装置，其用于承载所述衰减体装置和所述探测器以及对所述衰减体装置和所述探测器的空间位置进行调整，

其中，所述衰减体装置的工作部的厚度是可变的以对该射线束的剂量进行不同的衰减。

进一步地，所述衰减体装置具有旋转轴线，并包括围绕所述旋转轴线布置的两个、三个、四个或更多个翼部，所述翼部具有不同的厚度，所述衰减体装置能够通过围绕所述旋转轴线的旋转来使不同的翼部作为工作部对射线束的强度进行不同的衰减。

进一步地，所述衰减体装置包括平行布置的具有不同厚度的两个、三个、四个或更多个台阶部，所述衰减体装置能够通过平移来使不同厚度的台阶部作为工作部对射线束的强度进行不同的衰减。

进一步地，所述衰减体装置的工作部具有方形、圆形或多边形的形状。

进一步地，所述射线束的中心线垂直于所述衰减体装置的工作部的入射表面。

更进一步地，所述射线束的中心线对应于所述探测器的中心。

具体地，所述位置调整装置包括探测器定位装置，所述探测器定位装置能够通过平行于射线束中心线的方向的移动来调整所述探测器相对于衰减体装置的工作部的距离和/或通过垂直于射线束中心线的方向的移动来寻找最大剂量响应点。

具体地，所述衰减体装置的工作部的厚度至少在80mm、100mm、120mm和140mm中变化。

具体地，所述探测器定位装置远离探测器的中心或位于射线束能够到达的位置之外。

具体地，所述位置调整装置对所述衰减体装置和所述探测器的水平位置、竖直位置和倾斜角度进行调整。

进一步地，所述位置调整装置对所述衰减体装置和所述探测器的水平位置、竖直位置和倾斜角度的调整通过手动、有线或无线的方式来控制。

本发明的上述技术方案中的至少一个方面能够通过设置具有厚度可变的工作部的衰减体装置以及承载和定位衰减体装置与探测器的位置调整装置来改善衰减体的调节和所述装置的定位精度，从而为加速器射线束的测量的远程控制和完全自动化提供了可行性方案。

附图说明

图1示出根据本发明的一实施例的加速器射线束测量设备的示意性的结构俯视图；

图1a示出根据本发明的另一实施例的加速器射线束测量设备的示意性的结构俯视图；

图2示出如图1所示的加速器射线束测量设备的侧视图；

图3示出如图1所示的加速器射线束测量设备的空间位置调整的示意图；和

图4示出一组加速器射线束的能量的测量结果的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

图1示意性地示出根据本发明的一实施例的加速器射线束测量设备100。该加速器射线束测量设备100包括：衰减体装置10、探测器11和位置调整装置12。衰减体装置10具有工作部，该工作部阻挡来自于加速器靶点14的射线束15以对该射线束15的强度进行衰减。探测器11用于探测穿过衰减体装置10的工作部的射线束的剂量。探测器11所探测到的剂量随着衰减体装置10的工作部对射线束的强度的衰减程度而变化。当射线束不被衰减体装置10的工作部阻挡时，探测器11所探测到的剂量最大。而衰减体装置10的工作部对射线束的强度的衰减越强，探测器11所探测到的剂量就越小。探测器11可以采用多种形式，例如探测器笔。位置调整装置12用于承载所述衰减体装置10和所述探测器11并对所述衰减体装置10和所述探测器11的空间位置进行调整，从而使得衰减体装置10和探测器11能够相对于加速器靶点14和射线束15具有正确的相对位置。

为了测量射线束在不同的衰减条件下的剂量，衰减体装置10的工作部可以具有可变的厚度，不同厚度的工作部对于射线束的衰减不同。厚度越大，对射线束的衰减也越大。改变工作部的厚度的方式有多种。图1中示出的是旋转式的衰减体装置。该衰减体装置具有旋转轴线16，并包括围绕所述旋转轴线布置的四个翼部17。所述翼部17具有不同的厚度。衰减体装置10能够通过围绕所述旋转轴线16的旋转（如图1中的弯曲的双向箭头表示）来使不同的翼部17作为工作部对射线束的强度进行不同的衰减。衰减体装置10可以通过旋转和平移使所需的翼部17与射线束15对准，以阻挡其通路实现对射线束15的强度进行所需的衰减。尽管在图1中仅示出衰减体装置10具有四个翼部17，但是衰减体装置也可以具有两个、三个、五个或更多的翼部，以实现工作部的厚度的各种可能的变化。

图1a示意性地示出根据本发明的另一实施例的加速器射线束测量设备101。该加速器射线束测量设备101采用另一种形式的衰减体装置，即台阶式的衰减体装置，其包括平行布置的具有不同厚度的多个台阶部。在这种情形中，衰减体装置能够通过平移（优选沿着垂直于射线束的方向）来使不同厚度的台阶部与射线束对准，作为工作部对射线束的强度进行不同的衰减，从而实现工作部的厚度变化。图1a中仅示出平行布置的三个台阶部，但是也可以设置两个、四个或更多的台阶部。相邻的台阶部之间可以是邻接的（如图1a所示），也可以由凹槽、斜坡等结构相分隔。

采用上述厚度可变的衰减体装置10，在改变衰减体的衰减量时不需要拆卸和更换衰减体装置，而只需要调整其工作部的厚度，这避免了拆装衰减体装置所可能导致的不同衰减体的兼容性问题、重新定位和调整问题，并提高了测量效率。

衰减体装置10的工作部可以具有方形、圆形或多边形等形状。衰减体装置10的工作部可以由诸如钢、铅、铝或铅锑合金等各种衰减材料构成。衰减体装置10的工作部的厚度变化可以有两种、三种、四种或更多种。例如，在0～10MV加速器能量的射线束测量中，可以选择80mm、100mm、120mm和140mm厚度作为工作部的可能厚度。但工作部的厚度不限于此，衰减体装置10的工作部的形状、厚度和其它外形尺寸可以根据射线束的测试要求来选择和设定。衰减体装置10的旋转和平移可以通过相应的驱动装置或手工来实现。

由于射线束来自于加速器靶点，所以其具有一定的发散性。为了保证测量结果的一致性，射线束可以以相同的角度穿过工作部。为了便于测量和选择工作部的厚度和防止射线束斜穿造成测量误差，可以使所述射线束15的中心线垂直于所述衰减体装置10的工作部的入射表面。类似地，衰减体装置10的工作部的出射表面也可以设置成与所述射线束15的中心线垂直，以保证射线束15垂直地进出衰减体装置10的工作部。

在对于剂量或剂量率的测量中，为了准确地将探测器放置在射线束的最大剂量点处，可以将探测器11的中心调整成与射线束的中心线相对应，如图2所示。即，使探测器11的中心位于射线束的中心线上。衰减体装置10则可位于加速器靶点15和探测器11之间。

探测器11和衰减体装置10可以都安装在位置调整装置12上。位置调整装置12可以使整个加速器射线束测量设备自由移动和转向，以确定其相对于加速器靶点位于大体合适的位置。之后，位置调整装置12可以对所述衰减体装置10和所述探测器11的水平位置、竖直位置和倾斜角度进行调整。

所述位置调整装置12可以包括探测器定位装置13。在一种实施例中，位置调整装置12可以首先对所述衰减体装置10和所述探测器11整体的水平位置、竖直位置和倾斜角度进行调整。例如，如图3所示，可以调整所述衰减体装置10和所述探测器11的倾斜角度以使得衰减体装置10和探测器11都与射线束的中心线垂直。在剂量或剂量率测量过程中，为了更准确地反映加速器的输出剂量率，期望将探测器放置在射束最大剂量点。所述探测器定位装置13能够通过平行于射线束中心线的方向的移动来调整所述探测器11相对于衰减体装置10的工作部的距离和/或通过垂直于射线束中心线的方向的移动来寻找最大剂量响应点，以提高测量的精确性。另外，还可以使探测器定位装置13远离探测器11的中心或位于射线束能够到达的位置之外，这可以防止或减小由于其对于射线束的散射而对探测器产生影响。

上述位置调整装置12对所述衰减体装置10和所述探测器11的水平位置、竖直位置和倾斜角度的调整、衰减体装置10的旋转或平移操作以及探测器11在上述两个方向上的移动都可以通过手动、有线或无线的方式来控制。由此可以实现对加速器射线束测量设备的远程控制。

本发明提供了一种使用根据本发明的加速器射线束测量设备来测量加速器X射线束的能量的示例性方法，所述方法包括步骤：提供衰减体装置10，其具有工作部，所述工作部阻挡来自于加速器靶点14的X射线束15以对该X射线束15的强度进行衰减；提供探测器11，其用于探测穿过衰减体装置10的工作部的X射线束的剂量；提供位置调整装置13，其用于承载所述衰减体装置10和所述探测器11以及对所述衰减体装置10和所述探测器11的空间位置进行调整；和通过改变所述衰减体装置10的工作部的厚度以对该X射线束的强度进行不同的衰减。

还可以利用位置调整装置根据加速器X射线束的中心线的仰角对衰减体装置和探测器的倾斜角度进行调整以使加速器X射线束的中心线垂直于衰减体装置的工作部的入射表面。

进而，还可以利用位置调整装置对探测器的竖直高度进行调整，并通过探测器定位装置对探测器在垂直于X射线束中心线的方向上的位置进行调整，以使探测器中心与加速器X射线束中心线相对应。

为了确定X射线束的能量和衰减倍数，上述测量方法还可以包括以下步骤：在X射线束通道上没有设置衰减体的情况下，通过控制探测器定位装置13来移动探测器11，找到对应于最大剂量率D₀（剂量率为单位时间内吸收或接收到的辐射剂量）的位置，并将探测器11锁定于该位置；将衰减体装置的工作部的厚度设置成最小厚度d₁，并以所述工作部阻挡射线束，在探测器上测量到的穿过所述工作部的射线束剂量率为D₁；改变衰减体装置的工作部的厚度以在探测器上测量到相应的射线束剂量率，其中第i次测量所对应的工作部的厚度为d_i，测量到相应的射线束剂量率为D_i；分别计算出工作部的每一厚度d_i所对应的衰减倍数D₀/D_i，形成测量曲线，将测量曲线与参考曲线进行比较以判定加速器X射线束的能量。

尽管上述测量步骤中首先从厚度最小的工作部开始测量，但是也可以根据需要从其它厚度的工作部开始测量。

图4中给出了加速器X射线束衰减倍数随衰减体（工作部）的厚度而变化的示例性曲线（KD曲线）图。在图4的实施例中，采用了钢板作为衰减体工作部的衰减材料，测量了在工作部厚度为80mm、100mm、120mm和140mm厚度的情况下穿过衰减体装置的工作部的X射线束的剂量率。再根据以上所述的定义，由在X射线束通道上没有设置衰减体的情况下测量得到的剂量率与在工作部厚度为80mm、100mm、120mm和140mm厚度的情况下测得的剂量率的商分别得出相应的衰减倍数，将所得到的四种情况下的衰减倍数对应于相应的工作部厚度（钢板厚度）得出测量曲线。图4中也同时示出了对应于能量为2.5MV、3.0MV、3.5MV和4.0MV的X射线束的四条参考曲线，以便于比较。从图4中可以看出，所得的测量曲线的变化趋势位于3.0MV和3.5MV的参考曲线之间。即，所测量的X射线束对应的能量在3.0MV和3.5MV之间。经过比较估计，可得出所测量的X射线束对应的能量约为3.2MV。在测量过程中，衰减体装置和探测器的设定可以根据本说明书前述部分的描述得出。

尽管上述实施例中采用了KD曲线法来测量X射线束的能量，但是，应当理解，根据本发明的测量设备也可以用于以其它的方法来测量X射线束的能量，比如半值层法等。

本领域技术人员应当理解，X射线束的能量是一种等效能量说法，其不代表所测加速器发射的所有X射线实际能量，因为加速器所产生的X射线束能量是一个连续区间的能谱，并非单一能量。所以，在上述图4所示的实施例中得出的所测量的射线束对应的加速器能量约为3.2MV可以理解为，该加速器提供能量3.2MeV的电子束打靶所产生的X射线能量。兆伏特（MV）通常用来表示加速器能量，对于电子加速器，1MV的加速器能量表示能够提供能量为1兆电子伏特（MeV）的电子束打靶所产生的X射线能量。

然而，本领域技术人员应当理解，该实施例是示例性的，本发明的上述测量设备和测量方法也可以应用于测量加速器发出的除X射线之外的其它射线束，如电子束、离子束等。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (4)

1.一种测量加速器射线束的能量的方法，包括步骤：

提供衰减体装置，其具有工作部，所述工作部阻挡来自于加速器靶点的X射线束以对该X射线束的强度进行衰减；

提供探测器，其用于探测穿过衰减体装置的工作部的X射线束的剂量；

提供位置调整装置，其用于承载所述衰减体装置和所述探测器以及对所述衰减体装置和所述探测器的空间位置进行调整；和

通过改变所述衰减体装置的工作部的厚度以对该X射线束的强度进行不同的衰减。

2.根据权利要求1所述的测量加速器射线束的能量的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

利用位置调整装置根据加速器X射线束的中心线的仰角对衰减体装置和探测器的倾斜角度进行调整以使加速器X射线束的中心线垂直于衰减体装置的工作部的入射表面。

3.根据权利要求2所述的测量加速器射线束的能量的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

利用位置调整装置对探测器的竖直高度进行调整，并通过探测器定位装置对探测器在垂直于X射线束中心线的方向上的位置进行调整，以使探测器中心与加速器X射线束中心线相对应。

4.根据权利要求1-3中任何一项所述的测量加速器射线束的能量的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

在X射线束通道上没有设置衰减体的情况下，通过控制探测器定位装置来移动探测器，找到对应于最大剂量率D₀的位置，并将探测器锁定于该位置；

将衰减体装置的工作部的厚度设置成最小厚度d₁，并以所述工作部阻挡射线束，在探测器上测量到的穿过所述工作部的射线束剂量率为D₁；

改变衰减体装置的工作部的厚度以在探测器上测量到相应的射线束剂量率，其中第i次测量所对应的工作部的厚度为d_i，测量到相应的射线束剂量率为D_i；

分别计算出工作部的每一厚度d_i所对应的衰减倍数D₀/D_i，形成测量曲线，将测量曲线与参考曲线进行比较以判定加速器X射线束的能量。

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