CN104485151A - 一种孔径连续可调的圆形孔伽马准直器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种孔径连续可调的圆形孔伽马准直器，包括准直器筒体、设置在准直器筒体内的多个屏蔽单元、联动机构；屏蔽单元包括环形回转基座和多个圆弧形屏蔽基片；回转基座上设置有与屏蔽基片数量相同的驱动槽；多个屏蔽片的内外径与回转基座的内外径一致，其弧度范围100-160度；屏蔽片的一端部侧面设置有基座固定柱，其另一端部的相对侧面设置有筒体固定柱。本发明通过回转基座的转动来实现准直孔径调节，准直器只需要做一次安装，无需重复加工多组一系列孔径的准直器多次安装。

Description

一种孔径连续可调的圆形孔伽马准直器

技术领域

本发明涉及一种屏蔽伽马射线的准直器，具体说来是为各种伽马射线源活度(或强度)测量、伽马射线探测器标定等屏蔽本底散射并对入射伽马射线进行限束的准直器。

背景技术

准直器是辐射探测中用来屏蔽宽束辐射(主要包括中子、伽马)获得窄束辐射的屏蔽设备或系统。伽马射线准直器材料一般由Pb、W等重金属材料组成，准直孔大小一般根据测量需求设计，准直孔形状一般是直孔和锥形孔。

在使用伽马射线探测器对射线源强度进行测量过程中，为了使到达探测器灵敏区的信号为有效入射信号，需要对伽马射线进行限束，以克服散射伽马射线在探测器灵敏区形成贡献，准直器正是起到这个作用。

伽马射线探测器灵敏度标定一般在同位素源上进行，准直器通常使用Ф60～30×200mm直孔；而伽马辐射场测量中，需要根据探测器测量瞄准的量程范围，提前设计好需要的孔径。孔径的调节是通过加工各种尺寸的套筒来实现的，并不能实现连续快捷调节。另外，在需要对射线源进行大小束斑的限束时，这种方式调节起来就比较麻烦，必须要提前加工好一些列各种尺寸的准直器套筒，费时费力。

发明内容

为了避免准直器孔径调节时需要加工一些列各种尺寸准直孔，实现方便快速调节，本发明提供一种孔径连续可调伽马准直器，该准直器一次成型组装，孔径可以按照需求任意连续调节，且准直孔孔径近似为圆形。

本发明采用的技术方案是：

一种孔径连续可调的圆形孔伽马准直器，其特殊之处是：包括准直器筒体、设置在准直器筒体内的m个屏蔽单元、联动机构；所述屏蔽单元包括环形回转基座和n个圆弧形屏蔽基片；所述回转基座上均布n个驱动槽；所述n个屏蔽片的内外径与回转基座的内外径一致，其弧度范围100-160度；所述屏蔽片的一端部侧面设置有基座固定柱，其另一端部的相对侧面设置有筒体固定柱；所述准直器筒体上设置有m的固定片，所述固定片与筒体轴线垂直且均匀分布，其上均布有n个固定孔；所述m个屏蔽单元与固定片间隔排布；所述屏蔽单元可在固定片与准直器筒体之间的空间内回转；所述基座固定柱设置在相应的驱动槽内并可在驱动槽移动；所述筒体固定柱设置在相应的固定孔内并可在固定孔内转动；所述联动机构包括步进电机单元、联动杆和m个驱动杆；所述准直器筒体上设置有与驱动杆数量一致的侧开口；所述驱动杆的一端与相应的屏蔽单元的回转基座的侧面固连，其另一端伸出侧开口后与联动杆垂直固连；所述步进电机单元用于驱动联动杆绕准直器筒体轴线旋转；所述屏蔽基片的材料为Pb、W、Fe、Cu、Al或WNiFe，其厚度小于2mm。

为实现准直器孔更接近圆形，上述相邻屏蔽单元的驱动槽顺同一转向错位360°/(m×n)；或者相邻驱动杆顺同一转向错位360°/(m×n)，联动杆为螺旋式。

为远程控制，上步进电机单元还包括远程控制系统。

为加工装卸方便，上述驱动槽可为径向贯通的凹槽。

本发明的有益效果是：

1、可以极为方便地调节准直器孔径。本发明通过回转基座的转动来实现准直孔径调节，准直器只需要做一次安装，无需重复加工多组一系列孔径的准直器多次安装。

2、孔径连续高精度可调且孔径形状最接近圆形。由于步进电机可实现μm级精度(在步进电机负载能力内，控制精度不变)，因此该方法对孔径控制精度极高，且可实现孔径的连续可调。

3、孔径可以远程程控调节。利用步进电机单元还可实现远程程控调节，可有效提高实验效率。

4、本发明回转基座上的驱动槽为径向贯通的凹槽，便于基座固定柱的安装和拆卸。

附图说明

图1是屏蔽基片的结构示意图；

图2是回转基座结构示意图；

图3是准直器筒体结构示意图；

图4是屏蔽基片安装在回转基座及筒体的结构示意图；

图5是准直孔孔径调节示意图；

图6是连续可调圆形孔伽马准直器结构示意图；

图7是连续可调圆形孔伽马准直器轴向切面示意图；

附图标记如下：1-屏蔽基片，11-基座固定柱，12-筒体固定柱，13-筒体固定孔，2-回转基座，21-驱动槽，3-驱动杆，31-联动杆，4-准直器筒体，41-固定片，42-固定孔，43-侧开口，5-步进电机单元。

具体实施方式

一种孔径连续可调的圆形孔伽马准直器，包括准直器筒体、设置在准直器筒体内的多个屏蔽单元、联动机构；屏蔽单元包括环形回转基座和多个圆弧形屏蔽基片；回转基座上设置有与屏蔽基片数量相同的驱动槽；多个屏蔽片的内外径与回转基座的内外径一致，其弧度范围100-160度；屏蔽片的一端部侧面设置有基座固定柱，其另一端部的相对侧面设置有筒体固定柱；准直器筒体上设置有与屏蔽单元数量相同的固定片，固定片与筒体轴线垂直且均匀分布，其上开有与屏蔽基片数量相同的固定孔；多个屏蔽单元与固定片交错排布；屏蔽单元可在固定片与准直器筒体之间的空间内回转；基座固定柱设置在相应的驱动槽内并可在驱动槽移动；筒体固定柱设置在相应的固定孔内并可在固定孔内转动；多个屏蔽基片在回转基座上圆周均布；联动机构包括步进电机单元、联动杆和与屏蔽单元数量一致的多个驱动杆；准直器筒体上设置有与驱动杆数量一致的侧开口；多个驱动杆排成一列，其一端与相应的屏蔽单元的回转基座的侧面固连，其另一端伸出侧开口后与联动杆垂直固连；步进电机单元用于驱动联动杆绕准直器筒体轴线旋转；屏蔽基片的材料为Pb、W、Fe、Cu、Al或WNiFe，其厚度小于2mm。步进电机单元包括步进电机和控制系统，还可包括远程控制系统。驱动槽最好采用径向贯通的凹槽，凹槽宽度与基座固定杆相匹配。

屏蔽基片大小根据需要的准直孔径设计。多个屏蔽基片圆周均布，和相应的回转基座、固定片构成一个屏蔽基片组，基座固定柱设置在相应的驱动槽内并可在驱动槽移动，筒体固定柱设置在相应的固定孔内并可在固定孔内转动。回转基座为活动设计，能够以圆心为中心在准直器筒体内转动。若干个屏蔽准直基组前后串接在准直器筒体内，转动方向调节通过步进电机带动联动杆再同时带动多个驱动杆完成，即可完成准直器孔径的连续调节。

回转基座2中的凹槽个数根据屏蔽基片个数选择，凹槽数越多，对应屏蔽基片数也越多，不同屏蔽基片间重叠的部分就更多。通常应取10个。将多个屏蔽基片与回转基座组装如图4所示。将多个图6中的拉杆通过联动杆串接，通过步进电机单元控制联动杆转动，联动杆带动驱动杆转动，则所欲回转基座在准直器筒体内转动，屏蔽基片的一端被准直器筒体的固定片限定，从而屏蔽基片的基座固定柱在回转基座的驱动槽带动下绕另一端转动，靠近或远离准直器筒体中心轴，进而实现孔径连续自动调节，该系统组成为连续可调伽马准直器。

为了使孔形更接近圆形，可以采用两种方式：其一，相邻屏蔽单元的驱动槽顺同一转向错位360°/(m×n)，其二，相邻驱动杆顺同一转向错位360°/(m×n)，联动杆为螺旋式。

实施例1

屏蔽基片内曲率半径Ф60，外曲率半径Ф80，内圆弧对应角度140°。屏蔽基片材料为W，厚度为1mm。底座外径Ф80，内径Ф60，材料不锈钢，厚度15mm，相同间隔开10个凹槽。每个屏蔽基片组对应10个屏蔽基片。将20个这种屏蔽基片组进行前后串接，准直器筒体侧边开侧开口，20个驱动杆伸出侧开口后通过联动杆相连。使用步进电机、联动杆、驱动杆进行转动控制，即可实现小于60mm孔径的连续可调。

Claims (5)

1.一种孔径连续可调的圆形孔伽马准直器，其特征在于：

包括准直器筒体、设置在准直器筒体内的m个屏蔽单元、联动机构；

所述屏蔽单元包括环形回转基座和n个圆弧形屏蔽基片；所述回转基座上均布n个驱动槽；所述n个屏蔽片的内外径与回转基座的内外径一致，其弧度范围100-160度；所述屏蔽片的一端部侧面设置有基座固定柱，其另一端部的相对侧面设置有筒体固定柱；

所述准直器筒体上设置有m个固定片，所述固定片与筒体轴线垂直且均匀分布，其上均布有n个固定孔；

所述m个屏蔽单元与固定片间隔排布；所述屏蔽单元可在固定片与准直器筒体之间的空间内回转；所述基座固定柱设置在相应的驱动槽内并可在驱动槽移动；所述筒体固定柱设置在相应的固定孔内并可在固定孔内转动；

所述联动机构包括步进电机单元、联动杆和m个驱动杆；所述准直器筒体上设置有与驱动杆数量一致的侧开口；所述驱动杆的一端与相应的屏蔽单元的回转基座的侧面固连，其另一端伸出侧开口后与联动杆垂直固连；所述步进电机单元用于驱动联动杆绕准直器筒体轴线旋转；

所述屏蔽基片的材料为Pb、W、Fe、Cu、Al或WNiFe，其厚度小于2mm。

2.根据权利要求1所述的孔径连续可调的圆形孔伽马准直器，其特征在于：

相邻屏蔽单元的驱动槽顺同一转向错位360°/(m×n)。

3.根据权利要求1所述的孔径连续可调的圆形孔伽马准直器，其特征在于：

相邻驱动杆顺同一转向错位360°/(m×n)，所述联动杆为螺旋式。

4.根据权利要求1或2或3所述的孔径连续可调的圆形孔伽马准直器，其特征在于：

所述步进电机单元还包括远程控制系统。

5.根据权利要求4或所述的孔径连续可调的圆形孔伽马准直器，其特征在于：所述驱动槽为径向贯通的凹槽。