CN110225638A - 一种双源x射线辐照仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了X射线辐照技术领域内的一种双源X射线辐照仪，包括主机柜，所述主机柜内设置有辐照仓，所述辐照仓的两侧设置有光管盒，所述光管盒上设置有可150度打开的侧门，所述光管盒内设置有X光管，所述光管盒的X光出口处设置有滤光器，所述X光管经高压电缆与设置在主机柜内的高压发生器相连，所述X光管经水冷管路与冷水机相连，所述辐照仓内设置有调焦装置，所述调焦装置上设置有旋转机构，所述旋转机构上设置有辐照容器；即可单源辐射，也可双源辐射，辐照产能大、辐照剂量均匀性好，能够满足大剂量辐照生产和短时间辐照科研试验，本发明可用于生物、医药、新材料等领域物品的辐照。

Description

一种双源X射线辐照仪

技术领域

本发明涉及一种辐照仪。

背景技术

辐照仪可用于昆虫绝育、干细胞（骨髓移植及分化，饲养层细胞制备、细胞诱变等）、DNA损伤、细胞培养、血制品照射、肿瘤、信号转导、免疫、基因治疗、放射生物学、药物研发等多种生物学辐照研究。

辐照仪一般采用Cs137或X光管作为辐照源。放射源辐照仪采用放射性物质自身衰变产生的r射线进行辐照，由于放射源审批、运输、退役困难，安全要求高等缺点，正逐步被市场淘汰。

同时随着辐照技术的发展，以单个X光管为辐照源的辐照装置得到了一定的推广应用。但是由于单个X光管自身功率的限制，其所产生的X射线剂量率有限，在大批量辐照加工时耗时多且会造成光管及相关器件的损耗加快，导致整机故障率增加，影响正常生产。

采用两个X光管上下布置时，辐照容器位于两个光管中间，悬空支撑结构复杂，特别是在辐照容器需要旋转时，机械设计很难实现。而且由于射线源本身的能量较低，剂量角分布不均匀等特性，此种结构的辐照容器高度较小，辐照产能低、剂量均匀性相对不高，不适合用于高剂量均匀性的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种双源X射线辐照仪，即可单源辐射，也可双源辐射，辐照容器体积大，辐照产能高、剂量均匀性好，能够适应适应满足大剂量辐照生产和短时间辐照科研试验。

为实现上述目的，本发明提供了一种双源X射线辐照仪，包括主机柜，所述主机柜内设置有辐照仓，所述辐照仓的两侧设置有光管盒，所述光管盒上设置有可150度打开的侧门，所述光管盒内设置有X光管，所述光管盒的X光出口处设置有滤光器，所述X光管经高压电缆与设置在主机柜内的高压发生器相连，所述X光管经水冷管路与冷水机相连，所述辐照仓内设置有调焦装置，所述调焦装置上设置有旋转机构，所述旋转机构上设置有辐照容器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，将被辐照的物品放置在辐照容器后，再将辐照容器放置在辐照仓内，根据辐照剂量和能量要求设置电压、电流、辐照时间、剂量以及其他工作参数，启动高压发生器产生高压作用在X光管上，产生X射线对被辐照物品进行辐照，同时旋转机构带动辐照容器做同步旋转，辐照期间冷水机对X光管进行降温冷却，保证设备的工作温度在允许范围内，照射时间或剂量达到设定时间或剂量后，辐照仪自动停止高压，X光管停止发生X射线，打开辐照仓取出辐照容器，完成一次辐照过程；在辐照前，还可以通过调焦机构带动旋转机构和辐照容器水平移动，调整X射线的辐射焦距，并通过在滤光器上使用不同厚度和材料的滤光片，这样可以提高辐照的均匀性；即可单源辐射，也可双源辐射，辐照容器体积大，辐照产能高、辐照剂量均匀性好，能够满足大剂量辐照生产和短时间辐照科研试验，本发明可用于生物、医药、新材料等领域的物品辐照。

作为本发明的进一步改进，所述调焦装置包括滑台，所述滑台经丝杠与步进电机相连，这样，主机柜内的电控装置中的PLC传递脉冲信号给驱动器，驱动器将驱动步进电机转动，使得丝杠转动，并带动滑台在丝杠上水平移动，同时驱动器还将信号反馈给PLC，使得PLC根据发出脉冲的多少实现运动距离的控制，并根据收到脉冲信号来进行运动位置的监测，在PLC的控制下滑台能够在一定范围内进行水平移动，从而改变位于其上的辐照容器与X光管的焦点之间的距离，使辐照容器充分占据辐照野，提高X射线的利用率,最终实现自动调焦的功能，并且调焦效果好，进一步提升辐照均匀性，更好地达到物品的辐照要求。

作为本发明的进一步改进，所述旋转机构包括电动转台，所述电动转台经蜗轮蜗杆机构与旋转电机相连，所述电动转台设置在滑台上，这样旋转电机进行旋转，经蜗轮蜗杆机构控制电动转台转动，从而实现辐照容器的转动，使得辐照更均匀，同时电动转台的实时转速可以通过旋转编码进行计数和测定，可以更好地控制电动转台的旋转速度。

作为本发明的进一步改进，所述辐照容器包括两个上下叠加放置的碳纤维复合材料制成的辐照桶，这样当辐照时间过了一半的时候，可以停止辐照，打开辐照仓，将上下辐照桶的位置进行互换，然后再继续进行剩余一半时间的辐照；同时由于辐照桶采用耐辐照且X射线通过率良好的碳纤维复合材料制作，可提高辐照桶的使用寿命和减小对X射线的阻挡。

作为本发明的进一步改进，所述辐照桶的桶底的中心设置有定位凹槽，所述辐照桶的桶盖的中心以及电动转台顶部的中心均设置有与定位凹槽相匹配的定位凸台，这样下辐照桶的桶盖上的定位凸台插入上辐照桶的桶底的定位凹槽，使得辐照桶之间能够定位叠加放置，电动转台顶部的定位定位凸台插入下辐照桶桶底的定位凹槽内，使得下辐照桶能够定位设置在电动转台的中心位置，并且确保在电动转台旋转时，上下辐照桶能够很稳定地放置在电动转台上，不会出现偏移的问题。

作为本发明的进一步改进，所述辐照仓外壁设置有两层钢板之间夹设铅板的三明治式防护结构，这样对射线进行有效的屏蔽，保证环境剂量在允许范围内。

作为本发明的进一步改进，所述辐照仓的仓门上方设置有可根据工作状态不同分别投射三色光到投射区的工作状态指示RGB LED灯带，其中 RGB LED灯带的工作电压为直流24V，由24颗 5050RGB灯珠组成，可根据辐照仪工作状态不同，分别投射绿、橙、红三色光到投射区进行工作状态指示，由于RGB LED灯带较传统的三色灯结构简单，维护更加方便，投射区可根据产品需要设计不同的形状，从而更加简洁、美观，LED灯光经投射后更加柔和、均匀，更具现代感。

作为本发明的进一步改进，所述主机柜上设置有通过无线网络对主机柜内设备和冷水机进行操作和监控的移动控制终端，这样移动控制终端对整个辐照过程进行远程无线控制，实时显示辐照仪工作状态信息如辐照时间、辐照剂量及高压发生器、焦距、转台转速、冷水机状态等相关信息。

作为本发明的进一步改进，所述主机柜底部设有四个可升降脚轮，这样当辐照仪移动到位后，脚轮可升起，由固定支撑定位，确保辐照仪在辐照过程中不会出现任何晃动和移动。

作为本发明的进一步改进，所述高压发生器设置有两个，分别对应一个X光管，所述高压发生器设置在重载导轨上，这样当一个在其中一套X光管或高压发生器发生故障时，另一套可继续工作，从而减小故障维修停机时间，同时高压发生器能够通过重载导轨在主机柜中推进和拉出，方便高压发生器的安装和维修更换。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明中主机柜内部结构示意图。

图3为本发明中RGB LED 灯带结构示意图。

图4为本发明中RGB LED 灯带电路图。

图5为本发明中辐照桶布置图。

图6 为本发明中辐照桶及桶盖结构图。

其中，1冷水机，2主机柜，3辐照仓，4辐照桶，5滤光器，6安全联锁装置，7 X光管，8光管盒，9无线网络单元，10高压发生器，11重载导轨，12分水器，13可升降脚轮，14水流量计，15电控装置，16灯带投射区，17 RGB LED灯带，18旋转电机，19丝杠，20滑台，21步进电机，22蜗轮蜗杆机构，23电动转台，24定位凹槽，25桶盖，26定位凸台，27移动控制终端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如图1-6所示的一种双源X射线辐照仪，包括主机柜2，主机柜2内设置有辐照仓3，辐照仓3的两侧设置有光管盒8，光管盒8上设置有可150度打开的侧门，光管盒8内设置有X光管7，光管盒8的X光出口处设置有滤光器5，X光管7经高压电缆与设置在主机柜2内的高压发生器10相连，X光管7经水冷管路与冷水机1相连，辐照仓3内设置有调焦装置，调焦装置上设置有旋转机构，旋转机构上设置有辐照容器；调焦装置包括滑台20，滑台20经丝杠19与步进电机21相连；旋转机构包括电动转台23，电动转台23经蜗轮蜗杆机构22与旋转电机18相连，电动转台23经蜗轮蜗杆机构22固定在滑台20上；辐照容器包括两个上下叠加放置的碳纤维复合材料制成的辐照桶4；辐照桶4的桶底的中心设置有定位凹槽24，辐照桶4的桶盖25的中心以及电动转台23顶部的中心均设置有与定位凹槽24相匹配的定位凸台26；辐照仓3外壁设置有两层钢板之间夹设铅板的三明治式防护结构；辐照仓3的仓门上方设置有可根据工作状态不同分别投射三色光到投射区的工作状态指示RGB LED灯带17；主机柜2上设置有通过无线网络对主机柜2内设备和冷水机1进行操作和监控的移动控制终端27；主机柜2底部设有四个可升降脚轮13；高压发生器10设置有两个，分别对应一个X光管7，高压发生器10设置在重载导轨11上。

本发明中，辐照仓3的仓门和X光管7盒的门上设置有微动开关，与其他安全联锁装置6共同保证操作人员安全，避免误照射；辐照仪电源接通后，RGB LED 灯带17的控制开关K2闭合，RGB LED 灯带17发出绿色光，并向下投射，在灯带投射区16形成特定形状的柔和的绿色光；当辐照桶4放置好，辐照仓3关闭，等其他条件具备后，RGB LED 灯带17控制开关K1、K2闭合，RGB LED 灯带17经混光后发出橙色光，在灯带投射区16形成橙色光带，表示辐照仪进入“准备好”状态；辐照仪发出X射线后，在发出X射线的同时RGB LED 灯带17的控制开关K1闭合，RGB LED 灯带17发出红光，并在灯带投射区16呈现出红色光，表示辐照仪正在产生X射线，提醒相关人员注意安全；滤光器5中可安装不同厚度的铜片和铝片用于改善X线的能谱分布，使照射剂量更加均匀；电控装置15内部的PLC与两套高压发生器10和无线网络单元9间通过网线组成局域网，移动控制终端27通过连接无线网络单元9的WiFi热点，接入此无线局域网，便可对PLC和高压发生器10 进行无线控制与监控；主机柜内的安装有分水器12和水流量计14，分水器12通过水冷管路和水流量计14与X光管相连接，更好地对冷水输送进行控制，以便稳定X光管的温度。

辐照开始前，先将被辐照物品放置于辐照桶4内，并盖好桶盖25，然后将辐照桶4放置于辐照仓3中央的电动转台23上；根据辐照剂量和能量的要求，在移动控制终端上设置所需的高压电压和高压电流、辐照时间或剂量，以及其他工作参数；启动高压后，高压发生器10产生高压作用在X光管7上，产生X射线对被辐照物品进行辐照，同时电动转台23带动辐照桶4做同步旋转；辐照期间冷水机1对X光管7进行降温冷却，保证设备的工作温度在允许范围内；照射时间或剂量达到设定时间或剂量后，辐照仪自动停止高压，X光管75停止发生X射线；打开辐照仓3门取出辐照桶4，完成一次辐照过程；将辐照总剂量平分为两次进行照射，并在第一次照射完成后互换上下两辐照桶4的位置后再进行第二次照射，可获得更好的辐照剂量的均匀性。

本发明不局限于上述实例，在本公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双源X射线辐照仪，包括主机柜，其特征在于：所述主机柜内设置有辐照仓，所述辐照仓的两侧设置有光管盒，所述光管盒上设置有可150度打开的侧门，所述光管盒内设置有X光管，所述光管盒的X光出口处设置有滤光器，所述X光管经高压电缆与设置在主机柜内的高压发生器相连，所述X光管经水冷管路与冷水机相连，所述辐照仓内设置有调焦装置，所述调焦装置上设置有旋转机构，所述旋转机构上设置有辐照容器。

2.根据权利要求1所述的一种双源X射线辐照仪，其特征在于：所述调焦装置包括滑台，所述滑台经丝杠与步进电机相连。

3.根据权利要求2所述的一种双源X射线辐照仪，其特征在于：所述旋转机构包括电动转台，所述电动转台经蜗轮蜗杆机构与旋转电机相连，所述电动转台经蜗轮蜗杆机构固定在滑台上。

4.根据权利要求3所述的一种双源X射线辐照仪，其特征在于：所述辐照容器包括两个上下叠加放置的碳纤维复合材料制成的辐照桶。

5.根据权利要求4所述的一种双源X射线辐照仪，其特征在于：所述辐照桶的桶底的中心设置有定位凹槽，所述辐照桶的桶盖的中心以及电动转台顶部的中心均设置有与定位凹槽相匹配的定位凸台。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种双源X射线辐照仪，其特征在于：所述辐照仓外壁设置有两层钢板之间夹设铅板的三明治式防护结构。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种双源X射线辐照仪，其特征在于：所述辐照仓的仓门上方设置有可根据工作状态不同分别投射三色光到投射区的工作状态指示RGB LED灯带。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种双源X射线辐照仪，其特征在于：所述主机柜上设置有通过无线网络对主机柜内设备和冷水机进行操作和监控的移动控制终端。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的一种双源X射线辐照仪，其特征在于：所述主机柜底部设有四个可升降脚轮。

10.根据权利要求1-5任意一项所述的一种双源X射线辐照仪，其特征在于：所述高压发生器设置有两个，分别对应一个X光管，所述高压发生器设置在重载导轨上。