CN106376165A - 一种用于现场校准的便携式x射线照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于剂量率仪校准技术领域，公开了一种用于现场校准的便携式X射线照射装置。该便携式X射线装置包括X射线装置、后屏蔽体、屏蔽体、限束光阑、附加过滤装置、束流监视装置、激光测距仪、激光定位仪以及控制系统，其中X射线装置固定于屏蔽体内部空腔中，其包括X射线管、高压发生器、低压电缆及控制单元。该照射装置具有便携式、稳定性好、重复性好且能够对固定式X、γ辐射剂量率仪现场校准的有益效果。

Description

一种用于现场校准的便携式X射线照射装置

技术领域

本发明属于剂量率仪校准技术领域，具体涉及一种用于现场校准的便携式X射线照射装置。

背景技术

美国三里岛、苏联切尔诺贝利和日本福岛核事故使得各国都加强了X、γ辐射监测网络系统的建设，特别是固定式X、γ辐射连续监测系统。固定式X、γ辐射剂量率仪是环境辐射监测网络系统中的重要组成部分，它在核电站安全运行或核事故早期预警中发挥着不可替代的作用。这类仪表具有灵敏度高、稳定性好、操作简便和反应快速等优点，是核设施周围辐射监测中布点范围最广、布点数最多、测量频次最高的一个项目。在发生核事故时，通过该监测网络可迅速得到核辐射污染的扩散速度、范围、大小等有关信息。

随着我国国民经济的快速增长，需要新建一大批的核设施以满足能源开发与利用、科学研究等需求。为保障放射性工作人员、周围居民以及环境的安全，相关法律规定在核设施内部及周边地区必须开展X、γ辐射监测工作。固定式X、γ辐射剂量率仪是核设施辐射监测的重要设备之一，能够提供用于评价环境辐射污染现状及发展趋势等非常有用的数据。我国大多数的核设施周围都安装有多台固定式X、γ辐射剂量率仪，这类仪表长期工作在自然条件下，在没有定期校准的情况下监测结果的可靠性就不能得到保障。我国国家计量法规定这类仪表应定期进行校准检定，计量检定规程JJG 521-2006《环境监测用X、γ辐射空气比释动能(吸收剂量)率仪》规定此类仪表的检定周期为一年。但是，固定式X、γ辐射剂量率仪的探头、电缆和测量主机通常不便于拆卸和安装，在拆卸、安装和运输中容易造成损坏，而且送检周期较长(一周左右)，影响了监测系统数据的连续性，这些困难阻碍了固定式辐射仪表的按期校准，因此固定式仪表的使用单位对现场校准工作提出了强烈的需求。

现有校准实验室中均采用工业X光机作为辐射源产生X射线参考辐射，用于X、γ辐射剂量仪能量响应特性的检定。工业X光机总重约240kg，均采用固定式安装，无法满足固定式X、γ辐射剂量率仪的现场校准需求。

发明内容

(一)发明目的

根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种便携式、稳定性好、重复性好且能够对固定式X、γ辐射剂量率仪现场校准的X射线照射装置。

(二)技术方案

为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：

一种用于现场校准的便携式X射线照射装置，该装置包括X射线装置、后屏蔽体、屏蔽体、限束光阑、附加过滤装置、束流监视装置、激光测距仪、激光定位仪以及控制系统；

所述X射线装置固定于屏蔽体内部空腔中，其包括X射线管、高压发生器、低压电缆及控制单元，其中X射线管管电压范围是25kV～425kV，调节步距为1kV；管电流为0.5～10mA，调节步距0.1mA；X射线管焦点位于限束光阑锥形开口的轴线上，该焦点处产生的X射线经限束光阑准直后，形成均匀的X射线参考辐射场；

所述限束光阑位于X射线出口方向一侧，其是由三片铅准直光阑组成，张角为8°～14°，该限束光阑可确保辐射场的均匀性并降低散射辐射影响；

所述屏蔽体位于X射线管的X射线出口位置，用于减少泄漏辐射剂量；

所述附加过滤装置位于限束光阑外侧，材质为Pb、Sn、Cu、Al的一种或多种；材质为多种时，附加过滤装置为层状结构；

所述束流监视装置包括可移动式支架、监督电离室，其中监督电离室位于附加过滤装置的外侧，用于监测X射线管输出功率的稳定性。

所述激光测距仪位于X射线装置顶部，用于测量待校准仪表到X射线管焦点的距离。

所述激光定位仪安装于X射线装置顶部，激光定位仪产生宽度不超过2mm的“十”字型激光束，用于确保待校准仪表位于X射线管辐射场的轴线上。

优选地，所述便携式X射线照射装置还包括温湿度传感器。

优选地，所述便携式X射线照射装置还包括屏蔽塞、旋柄和端头，其位于束流监视装置的外侧，旋柄和端头的材质分别是钨合金和不锈钢，其中旋柄安装在屏蔽塞上面，屏蔽塞由能够很好屏蔽X射线的钨合金制成，起到保护出射口和避免误照射的作用，屏蔽塞是在校准时取下，反之安装于束流监视装置的外侧；端头用于将限束光阑固定在屏蔽体上；

优选地，所述屏蔽体材料为钨合金、不锈钢或铅。

优选地，所述控制系统包括专用控制器和控制电缆，其作用是调节X光机管电压、管电流、定时照射和计时照射。

优选地，所述便携式X射线照射装置还包括定位孔和定位器后盖，其中定位孔是后屏蔽体上的开口，用于X射线管的定位，确保X射线管的便携式X射线照射装置的出射口；定位器后盖与定位孔连接，用于防止X射线从定位孔泄漏，起到辐射防护的作用，定位器后盖为钨合金材质。

(三)有益效果

采用本发明提供的便携式X射线照射装置，采用便携式X射线装置作为辐射源，该装置在运输过程中不存在电离辐射，比同位素放射源更为安全和方便。通过调节X射线管的管电压可以获得不同能量的X射线，可对现场固定式X、γ射线进行校准。同时，该便携式X射线装置还设置了由三片铅准直光阑组成的限束光阑可确保辐射场的均匀性并降低散射辐射影响；用于测量待校准仪表到X射线管焦点的距离的激光测距仪；用于确保待校准仪表位于X射线管辐射场的轴线的激光定位仪；

更为有益的是，本发明提供的X射线装置采用X射线装置、后屏蔽体、屏蔽体、限束光阑、附加过滤装置、束流监视装置、激光测距仪、激光定位仪以及控制系统等一体化设计，降低了整个照射装置的体积和重量，为现场校准提供了可能。

附图说明

图1是本发明提供的便携式X射线照射装置示意图；其中1、定位器后盖；2、定位孔；3、后屏蔽体；4、X光机；5、X射线焦点；6、屏蔽体；7、支撑卡子；8、限束光阑；9、屏蔽塞；10、旋柄；11、端头；12、束流监视装置；13、附加过滤装置；

图2是现场校准示意图；其中14是便携式X射线照射装置；15是待校准仪表。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。

一种用于现场校准的便携式X射线照射装置，如图1所示，该装置包括X射线装置、后屏蔽体3、屏蔽体6、限束光阑8、附加过滤装置13、束流监视装置12、激光测距仪、激光定位仪以及控制系统；

所述X射线装置固定于屏蔽体6的内部空腔中，其包括X射线管、高压发生器、低压电缆及控制单元，其中X射线管管电压范围是25kV～425kV，调节步距为1kV；管电流为0.5～10mA，调节步距0.1mA；X射线管焦点5位于限束光阑8锥形开口的轴线上，该焦点处产生的X射线经限束光阑8准直后，形成均匀的X射线参考辐射场；

所述限束光阑8位于X射线出口方向一侧，其是由三片铅准直光阑组成，张角为8°～14°，该限束光阑可确保辐射场的均匀性并降低散射辐射影响；

所述屏蔽体6位于X射线管的X射线出口位置，用于减少泄漏辐射剂量；

所述附加过滤装置13位于限束光阑8外侧，材质为Pb、Sn、Cu、Al的一种或多种；材质为多种时，附加过滤装置13为层状结构；

所述束流监视装置12包括可移动式支架、监督电离室，其中监督电离室位于附加过滤装置13的外侧，用于监测X射线管输出功率的稳定性。

所述激光测距仪位于X射线装置顶部，用于测量待校准仪表到X射线管焦点的距离。

所述激光定位仪安装于X射线装置顶部，激光定位仪产生宽度不超过2mm的“十”字型激光束，用于确保待校准仪表位于X射线管辐射场的轴线上。

所述便携式X射线照射装置还包括温湿度传感器。

所述便携式X射线照射装置还包括屏蔽塞9、旋柄10和端头11，其位于束流监视装置12的外侧，旋柄10和端头11的材质分别是钨合金和不锈钢，其中旋柄10安装在屏蔽塞9上面，屏蔽塞9由能够很好屏蔽X射线的钨合金制成，起到保护出射口和避免误照射的作用，屏蔽塞9是在校准时取下，反之安装于束流监视装置12的外侧；端头11用于将限束光阑8固定在屏蔽体6上；

所述屏蔽体6的材料为钨合金、不锈钢或铅。

所述控制系统包括专用控制器和控制电缆，其作用是调节X光机管电压、管电流、定时照射和计时照射。

所述便携式X射线照射装置还包括定位孔2和定位器后盖1，其中定位孔2是后屏蔽体3上的开口，用于X射线管的定位，确保X射线管的便携式X射线照射装置的出射口；定位器后盖与定位孔连接，用于防止X射线从定位孔泄漏，起到辐射防护的作用，定位器后盖为钨合金材质。

利用便携式X射线照射装置对现场仪表进行照射，采用“准直场”对现场仪表开展校准实验，现将该方法叙述如下：

所谓“准直场”法是利用参考仪器对便携式X射线照射装置提供的辐射场中某一点的剂量率进行标定，并对X光机输出功率的稳定性进行修正。在辐射场中某检验点空气比释动能率已知的情况下，仪器的校准因子N_I可用下式得到：

$N_I=\frac{\stackrel{\·}{K}}{M_I}---\left(1\right)$

式(1)中N_I为被校仪器的校准因子(无量纲)；M_I为被校仪器的测量值(单位：μGy/h)；为空气比释动能率的约定真值(单位：μGy/h)。

选择中国原子能科学研究院作为某典型现场，对固定式γ辐射剂量率仪进行现场校准。根据场地的实际情况将便携式X射线照射装置中的放射源置于距离现场仪表检验点1m-2.5m的范围内，照射装置与现场仪表同高，利用激光对准器将现场仪表的检验点放置在辐射场中的参考点上进行照射，现场校准如图2所示。

表1现场校准实验数据

表1中为中国原子能科学研究院某处固定式γ辐射剂量率连续监测点的现场校准数据。现场仪表读数已扣除本底辐射剂量率，利用便携式X射线照射装置能够较好的解决固定式环境γ辐射剂量率连续监测仪表的现场校准难题。

Claims (6)

1.一种用于现场校准的便携式X射线照射装置，其特征在于，该装置包括X射线装置、后屏蔽体、屏蔽体、限束光阑、附加过滤装置、束流监视装置、激光测距仪、激光定位仪以及控制系统；

所述X射线装置固定于屏蔽体内部空腔中，其包括X射线管、高压发生器、低压电缆及控制单元，其中X射线管管电压范围是25kV～425kV，调节步距为1kV；管电流为0.5～10mA，调节步距0.1mA；X射线管焦点位于限束光阑锥形开口的轴线上，该焦点处产生的X射线经限束光阑准直后，形成均匀的X射线参考辐射场；

所述限束光阑位于X射线出口方向一侧，其是由三片铅准直光阑组成，张角为8°～14°；

所述屏蔽体位于X射线管的X射线出口位置；

所述附加过滤装置位于限束光阑外侧，材质为Pb、Sn、Cu、Al的一种或多种；材质为多种时，附加过滤装置为层状结构；

所述束流监视装置包括可移动式支架、监督电离室，其中监督电离室位于附加过滤装置的外侧；

所述激光测距仪位于X射线装置顶部，用于测量待校准仪表到X射线管焦点的距离；

所述激光定位仪安装于X射线装置顶部，激光定位仪产生宽度不超过2mm的“十”字型激光束，确保待校准仪表位于X射线管辐射场的轴线上。

2.根据权利要求1所述的一种用于现场校准的便携式X射线照射装置，其特征在于，所述便携式X射线照射装置还包括温湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种用于现场校准的便携式X射线照射装置，其特征在于，所述便携式X射线照射装置还包括屏蔽塞、旋柄和端头，其位于束流监视装置的外侧，旋柄和端头的材质分别是钨合金和不锈钢；其中旋柄安装在屏蔽塞上面，屏蔽塞由钨合金制成；屏蔽塞是在校准时取下，反之安装于束流监视装置的外侧；端头用于将限束光阑固定在屏蔽体上。

4.根据权利要求1所述的一种用于现场校准的便携式X射线照射装置，其特征在于，所述屏蔽体材料为钨合金、不锈钢或铅。

5.根据权利要求1所述的一种用于现场校准的便携式X射线照射装置，其特征在于，所述控制系统包括专用控制器和控制电缆。

6.根据权利要求1所述的一种用于现场校准的便携式X射线照射装置，其特征在于，所述便携式X射线照射装置还包括定位孔和定位器后盖，其中定位孔是后屏蔽体上的开口，用于X射线管的定位，确保X射线管的便携式X射线照射装置的出射口；定位器后盖与定位孔连接，定位器后盖为钨合金材质。