CN111558406A - 遥控式大批量样本点源辐照架及辐照实验室 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种遥控式大批量样本点源辐照架，其包括若干同竖向轴心线水平间隔设置的扇形支撑面，各所述扇形支撑面上间隔设有若干同心的圆弧线标记刻度；若干支撑杆，竖立支撑连接在所述若干扇形支撑面周围；遥控运动机构，包括若干轮子、电机、载动无线收发模块和遥控装置。本发明所提供的大批量样本点源辐射架，可最大程度利用辐射场宝贵空间，节约摆放、撤收样本时间，从而既可以实现点辐射源大批量高剂量辐射，又可以使受照对象在辐照后能够安全快速离开辐射源，解决了该类型实验中亟待解决的难题，使得实验效率有效提高，实验开展更加科学合理，数据结果更加准确。

Description

遥控式大批量样本点源辐照架及辐照实验室
技术领域
本发明属于实验器材技术领域，具体涉及一种遥控式大批量样本点源辐照架及包含其的辐照实验室。
背景技术
电离辐射在人类生产生活当中的作用愈发明显，作为一把双刃剑，其对人们产生的潜在危害也受到越来越广泛的重视。放射生物学研究即是推动辐射防护的基础，其研究成果在辐射防护限值的制定和辐射防护效果的评价中具有重要的理论意义与应用价值。而在该类研究中，放射生物学效应与照射模型的射线类型、部位、剂量、剂量率以及周围材料环境等因素密切相关。在具体的实验过程中，往往选用细胞株、线虫以及实验动物等为研究对象。
中子在反应堆等多种核设施当中担当核心角色。而由于其不带电，具有很高的穿透性，且易引发各类继发的核反应，生成带电粒子、形成反冲离子从而引起严重的生物损伤效应。因此，中子辐射对人体健康的影响受到越来越多的关注，开展中子辐射防护研究也一直是业界重要课题。然而，世界范围内针对中子辐射效应、机制的研究相对较少，主要原因在于：一是能够产生足够通量的中子源稀缺，中子辐射场珍贵。为了充分利用辐射场空间，且保证各处理组达到预定剂量，在以往的中子动物、细胞辐射实验过程中，均需要提前至少1小时，进行距离测量及样本摆放；由于样本太多，且测量精度有限，很难实现导致每批次样本受照剂量一致。二是由于感生放射性的残留射线影响，导致辐射之后不能立即取材开展短时间内实验探索。在高能中子辐射实验中，高能中子电离空气、大地以及场内材料等物质，会引发感生放射性，需要经过至少1小时(根据不同剂量决定降噪时间)的抽排风、“降噪”才能保证现场达到容许进入的剂量率水平，这严重限制了对照后短时间生物学效应、机制的关键研究。
如何在中子动物、细胞辐射实验过程中，使大批量样本能够得到准确、足够剂量的照射，又能够实现样本在照射后迅速离开辐射源，是中子辐射生物学效应与生物学防护实验中亟待解决的问题。
发明内容
因此，针对现有电离辐射实验过程中，动物、细胞等样本摆放测量精度不高、无法实现大批量样本能够得到准确剂量的照射的技术问题，本发明的目的在于提供一种遥控式大批量样本点源辐照架，本发明的遥控式大批量样本点源辐照架可实现批量样本的空间定位排放，能够得到准确剂量的照射；还可在样本在照射后通过遥控迅速地离开辐射源，可避免实验人员进入辐射场。
本发明的遥控式大批量样本点源辐照架包括：
若干同竖向轴心线水平间隔设置的扇形支撑面，各所述扇形支撑面上间隔设有若干同心的圆弧线标记刻度；
若干支撑杆，竖立支撑连接在所述若干扇形支撑面周围；
遥控运动机构，包括若干轮子、电机、载动无线收发模块和遥控装置；所述轮子、电机和载动无线收发模块设于所述遥控式大批量样本点源辐照架底部，所述电机与所述轮子驱动连接，所述载动无线收发模块用于接收所述遥控装置发出的信号并控制所述电机的运转。
本发明的遥控式大批量样本点源辐照架设计原理如下：
在辐射场内，某生物体接受的当量剂量H可以近似地按下式计算：
H＝X·t
由此可知，确定照射量率X即可计算出总剂量。而点源辐射场中某点的X随距离放射源的直线距离增加而降低，且满足以下平方反比关系式：
X＝Γ·A/L2
式中，A为源的放射性活度，Γ为照射量率常数，L为距离点源的直线距离。
由此，在某次已知点源照射参数的辐照事件中，若测得L，便可计算出H。
本发明中，各所述扇形支撑面共轴心线布置，使用时各所述扇形支撑面上由内到外沿着各所述圆弧线标记刻度可放置多个样本，然后将所述遥控式大批量样本点源辐照架移动至辐照位置，辐射点源(包括但不限于中子点源、钴60等光子点源等在内的电离辐射源)处于轴心线处，样本上下前后多层次围住辐射点源，多层次接收中子照射，大大提高中子的利用率，可最大程度利用辐射场宝贵空间，节约摆放、撤收样本时间。而各所述扇形支撑面上的同一所述圆弧线标记刻度上各点与辐射点源的距离相同，因此单位时间具有相同的照射剂量，那么辐射点源和遥控式大批量样本点源辐照架的高度不变时，所述圆弧线标记刻度上单位时间的照射剂量不变，根据上述原理可准确计算并标记各所述圆弧线标记刻度距离点源的实际长度，进而可准确计算单位时间的照射剂量和总的照射剂量。
为了方便遥控式大批量样本点源辐照架的定位，使辐射点源处于所述若干扇形支撑面的轴心线处，具体可在辐射源前面或地板上设置定位销、定位孔或者其它定位机构，所述遥控式大批量样本点源辐照架上可对应设置定位孔、定位销或者其它定位机构来完成匹配定位。
本发明的所述遥控式大批量样本点源辐照架结构简单，重量轻，因此移动轻便，同时设有遥控运动机构用于远距离驱使所述遥控式大批量样本点源辐照架移动，样本在照射后可随之安全迅速地离开辐射源，可避免实验人员进入辐射场。
关于所述遥控运动机构，较佳的，所述遥控装置包括室内无线收发模块和室外控制器，所述室外控制器与所述室内无线收发模块之间通过有线方式进行信号传输，所述室内无线收发模块与所述载动无线收发模块之间通过无线信号进行信号传输。
所述轮子和电机的驱动连接可参照现有常规的遥控玩具车的方案即可；所述室内无线收发模块与所述控制器之间通过数据线连接，以此进行有线传输，所述载动无线收发模块和所述室内无线收发模块则可采用市售常规的无线数据传输模块，比如蓝牙模块、RS-242、RS-422或RS-485通讯模块。
较佳的，各所述扇形支撑面上下等间隔设置。当辐射点源高度处于中间位置时，所述若干扇形支撑面存在上下对称的情况，因此上下会有照射剂量相同的圆弧线标记刻度，当样本量较多时，可上下放置，精确控制照射剂量的准确性和均一性。
所述扇形支撑面可根据辐射点源的位置调整其形状，以能够充分围住辐射点源，同时确保所述扇形支撑面上各位置在照射范围内。
较佳的，所述扇形支撑面的圆心角为120°～300°，优选150°～240°，更优选180°～210°。
所述扇形支撑面可以是完整的扇形，即直边延伸至圆心角，优选的一个方案是所述扇形支撑面呈半圆形。
所述扇形支撑面也可以是抠掉中心的扇形，即直边未延伸至圆心角，类似折扇扇面的形状。
上述两种情形，直边均为半径边，即直边或其延伸线不经过圆心；本发明的另一些实施例中，所述扇形支撑面的直边还可以不是直边，即直边或其延伸线不经过圆心。典型的比如，所述扇形支撑面的圆心角小于180°，外弧边两端之间的直边不经过圆心，所述扇形支撑面整体呈弓形。
较佳的，所述扇形支撑面与所述支撑杆可拆卸式连接；各所述扇形支撑面为可拆分拼接式面板，由若干小扇形板组装而成。可拆卸式的设置可便于取放样本。
较佳的，所述扇形支撑面上沿着所述圆弧线刻度标记间隔设有若干限位机构。所述限位机构用于样本容器的固定，样本容器包括培养瓶、培养皿、烧杯、试管、离心管、笼具等等。
较佳的，所述限位机构为凸块、凹槽、通孔、周环限位凸起或者沿着周环间隔分布的凸起。也可以是其它可行的结构。
较佳的，所述扇形支撑面上设有若干固定笼具。
进一步的，所述固定笼具的上下底板设有通风口。
较佳的，所述扇形支撑面之间还设有若干中间支撑。
较佳的，所述扇形支撑面和所述支撑杆为不锈钢结构。
根据铁元素针对电离辐射尤其是中子辐射的散射较弱(相对于有机玻璃等候选材料)，而中子俘获截面为2.62*10-28m2，最终其中子辐射俘获反应不强，能够满足照后立即撤出样本且不会对实验人员造成感生放射性损伤的要求，故可选择不锈钢为主材料。
本发明的另一目的在于提供一种辐照实验室，其包括如上所述的遥控式大批量样本点源辐照架和辐射源，所述辐射源固定在所述辐照实验室内，所述遥控式大批量样本点源辐照架的本体可活动地置于所述辐照实验室内，所述室内无线收发模块固定在所述辐照实验室中，所述室外控制器设于所述辐照实验室外部。
辐射源包括但不限于中子点源、钴60等光子点源等在内的电离辐射源。
所述室内无线收发模块和所述室外控制器的分开设置，考虑的是由于辐照实验室屏蔽墙很厚，且常建在地下一定深度，外部电磁波几乎无法很好地穿透进入，故只能通过有线方式传入控制信号，然后再通过无线信号发射方式控制辐照架进行遥控运动。
较佳的，所述辐射源前面或地板上设有定位销或者定位孔，所述遥控式大批量样本点源辐照架对应设有定位孔或定位销。
较佳的，辐照实验室外部配有操作室，所述室外控制器设于所述操作室中；所述操作室中还设有观察用屏幕，辐照实验室内部设有多角度耐辐射摄像头用于摄像并通过有线方式传递至所述观察用屏幕。
较佳的，在所述辐射源和实验室门口之间设有导轨，所述遥控式大批量样本点源辐照架的轮子滚动设置在所述导轨上。所述遥控式大批量样本点源辐照架沿着所述导轨可快速地在门口与辐射源之间移动，更加便于控制。
本发明的有益效果如下：
本发明所提供的大批量样本点源辐射架，可最大程度利用辐射场宝贵空间，节约摆放、撤收样本时间，从而既可以实现点辐射源大批量高剂量辐射，又可以使受照对象在辐照后能够安全快速离开辐射源，解决了该类型实验中亟待解决的难题，使得实验效率有效提高，实验开展更加科学合理，数据结果更加准确。而且可在样本在照射后通过遥控迅速地离开辐射源，可避免实验人员进入辐射场。
附图说明
图1是实施例1的大批量样本点源辐照架的示意图；
图2是实施例1的大批量样本点源辐照架与中子发射器的位置示意图；
图3是实施例2的大批量样本点源辐照架的示意图；
图4是实施例3的大批量样本点源辐照架的示意图；
图5是实施例3的大批量样本点源辐照架的扇形支撑面的拆分示意图；
图6是实施例4的辐照实验室的示意图。
附图标记
实施例1：大批量样本点源辐照架1，扇形支撑面11，圆弧线标记刻度111，支撑杆12，轮子131；辐射点源4；
实施例2：大批量样本点源辐照架2，扇形支撑面21；
实施例3：大批量样本点源辐照架3，扇形支撑面31，小扇形板311；
实施例4：辐射源5，操作室6，导轨7，室内无线收发模块132，室外控制器133，观察用屏幕134，多角度耐辐射摄像头135。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1一种遥控式大批量样本点源辐照架
图1所示为本发明一较佳实施例的遥控式大批量样本点源辐照架1，其包括若干扇形支撑面11、若干支撑杆12和遥控运动机构。
扇形支撑面11同竖向轴心线水平等间隔设置，各扇形支撑面11上间隔设有若干同心的圆弧线标记刻度111。支撑杆12竖立支撑连接在扇形支撑面11周围。扇形支撑面11的两直边未延伸至圆心角，类似折扇扇面的形状。图中扇形支撑面11的圆心角为120°～150°。当然也可设为其它的角度，比如180°，甚至更大的240°，可以根据实际情况调整，以能够充分围住辐射点源，同时确保扇形支撑面上各位置在照射范围内。
遥控运动机构包括若干轮子131、电机、载动无线收发模块和遥控装置；轮子131为万向轮，设于底部并与支撑杆12连接。电机和载动无线收发模块设于遥控式大批量样本点源辐照架1底部，电机与轮子131驱动连接，载动无线收发模块用于接收遥控器发出的信号并控制电机的运转。较佳的，遥控装置包括室内无线收发模块和室外控制器，室外控制器与室内无线收发模块之间通过有线方式进行信号传输，室内无线收发模块与载动无线收发模块之间通过无线信号进行信号传输。轮子131和电机的驱动连接可参照现有常规的遥控玩具车的方案即可；室内无线收发模块与控制器之间通过数据线连接，以此进行有线传输，载动无线收发模块和室内无线收发模块则可采用市售常规的无线数据传输模块，比如蓝牙模块、RS-242、RS-422或RS-485通讯模块。图中即使未显示电机、载动无线收发模块和遥控装置，本领域技术人员实施起来也没有技术障碍。
较佳的，扇形支撑面11上沿着圆弧线刻度标记间隔设有若干限位机构。限位机构用于样本容器的固定，样本容器包括培养瓶、培养皿、烧杯、试管、离心管、笼具等等。进一步的，限位机构可设置为凸块、凹槽、通孔、周环限位凸起或者沿着周环间隔分布的凸起，也可以是其它任何可行的结构。图中也未显示，本领域技术人员可根据实际需要灵活调整。
较佳的，扇形支撑面11上设有若干固定笼具，可放置动物样本。进一步的，固定笼具的上下底板设有通风口。
较佳的，扇形支撑面11之间还设有若干中间支撑，提高辐照架的稳定性。
本发明的遥控式大批量样本点源辐照架设计原理如下：
在辐射场内，某生物体接受的当量剂量H可以近似地按下式计算：
H＝X·t
由此可知，确定照射量率X即可计算出总剂量。而点源辐射场中某点的X随距离放射源的直线距离增加而降低，且满足以下平方反比关系式：
X＝Γ·A/L2
式中，A为源的放射性活度，Γ为照射量率常数，L为距离点源的直线距离。
由此，在某次已知点源照射参数的辐照事件中，若测得L，便可计算出H。
本发明中，各扇形支撑面11共轴心线布置，使用时各扇形支撑面11上由内到外沿着各圆弧线标记刻度111可放置多个样本，然后将遥控式大批量样本点源辐照架1移动至辐照位置，辐射点源(图中所示为中子发射头4)处于轴心线处，如图2所示，样本上下前后多层次围住辐射点源，多层次接收中子照射，大大提高中子的利用率，可最大程度利用辐射场宝贵空间，节约摆放、撤收样本时间。而各扇形支撑面上的同一圆弧线标记刻度上各点与中子发射头4的距离相同，因此单位时间具有相同的照射剂量，那么中子发射头4和遥控式大批量样本点源辐照架1的高度不变时，圆弧线标记刻度111上单位时间的照射剂量不变，根据上述原理可准确计算并标记各圆弧线标记刻度111距离点源的实际长度，进而可准确计算单位时间的照射剂量和总的照射剂量。
为了方便遥控式大批量样本点源辐照架的定位，使辐射点源处于所述若干扇形支撑面的轴心线处，具体可在辐射点源前面或地板上设置定位销、定位孔或者其它定位机构，所述遥控式大批量样本点源辐照架上可对应设置定位孔、定位销或者其它定位机构来完成匹配定位。
另外，本发明的遥控式大批量样本点源辐照架1结构简单，重量轻，因此移动轻便，样本在照射后可随之迅速离开辐射源。而且底部设有轮子131，轮子131的设置使得大批量样本点源辐射架移动起来更加方便快捷。
实施例2一种遥控式大批量样本点源辐照架
本发明的另一较佳实施例的遥控式大批量样本点源辐照架2如图3所示，其与实施例1的区别在于扇形支撑面21，扇形支撑面21比扇形支撑面11的包围度更大，扇形支撑面21的圆心角为180°～240°，适合辐射点源较为凸出的情形。
实施例3一种遥控式大批量样本点源辐照架
本发明的另一较佳实施例的遥控式大批量样本点源辐照架3如图4所示，其与实施例1的区别在于扇形支撑面31，扇形支撑面31为半圆面板，包围度居于扇形支撑面11和扇形支撑面21之间。
较佳的，上述各实施例中，扇形支撑面与支撑杆可拆卸式连接；各扇形支撑面为可拆分拼接式面板，由若干小扇形板组装而成。可拆卸式的设置可便于取放样本。图5示出了实施例3的扇形支撑面31的一种拆分示意图，实施例1和实施例2也可做相似设计。扇形支撑面31由内到外共由7组小扇形板311组装而成，每组小扇形板11与点源之间的距离相同，照射剂量也相同，可分别放置样本。小扇形板311之间可设置凹凸扣进行定位和连接。
实施例4一种辐照实验室
图6示出了一种辐照实验室，其包括实施例3遥控式大批量样本点源辐照架3和辐射源5(比如中子发射器、钴60发射器等等)，辐射源5固定在实验室中，辐射源5前面或地板上设有定位销或者定位孔，遥控式大批量样本点源辐照架对应设有定位孔或定位销。
辐射源5固定在辐照实验室内，遥控式大批量样本点源辐照架的本体可活动地置于辐照实验室内，遥控装置的室内无线收发模块132固定在辐照实验室中，室外控制器133设于辐照实验室外部。
室内无线收发模块132和室外控制器133的分开设置，考虑的是由于辐照室屏蔽墙很厚，且常常建在较深的地下，外部电磁信号无法较好地穿透进入，故只能通过有线方式传入控制信号，然后再通过无线信号发射方式控制辐照架进行遥控运动。
较佳的，辐射源5前面或地板上设有定位销或者定位孔，遥控式大批量样本点源辐照架对应设有定位孔或定位销。
较佳的，辐照实验室外部配有操作室6，室外控制器133设于操作室中；操作室中还设有观察用屏幕134，辐照实验室内部设有多角度耐辐射摄像头135用于摄像并通过有线方式传递至观察用屏幕134。
较佳的，在辐射源5和实验室门口之间设有导轨7，遥控式大批量样本点源辐照架4的轮子滚动设置在导轨7上。遥控式大批量样本点源辐照架4沿着导轨可快速地在门口与辐射源5之间移动，更加便于控制。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创新的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种遥控式大批量样本点源辐照架，其特征在于，其包括：
若干同竖向轴心线水平间隔设置的扇形支撑面，各所述扇形支撑面上间隔设有若干同心的圆弧线标记刻度；
若干支撑杆，竖立支撑连接在所述若干扇形支撑面周围；
遥控运动机构，包括若干轮子、电机、载动无线收发模块和遥控装置；所述轮子、电机和载动无线收发模块设于所述遥控式大批量样本点源辐照架底部，所述电机与所述轮子驱动连接，所述载动无线收发模块用于接收所述遥控装置发出的信号并控制所述电机的运转。
2.根据权利要求1所述的遥控式大批量样本点源辐照架，其特征在于，所述遥控装置包括室内无线收发模块和室外控制器，所述室外控制器与所述室内无线收发模块之间通过有线方式进行信号传输，所述室内无线收发模块与所述载动无线收发模块之间通过无线信号进行信号传输。
3.根据权利要求1所述的遥控式大批量样本点源辐照架，其特征在于，所述扇形支撑面的圆心角为120°～300°。
4.根据权利要求1所述的遥控式大批量样本点源辐照架，其特征在于，所述扇形支撑面与所述支撑杆可拆卸式连接；各所述扇形支撑面为可拆分拼接式面板，由若干小扇形板组装而成。
5.根据权利要求1所述的遥控式大批量样本点源辐照架，其特征在于，所述扇形支撑面上沿着所述圆弧线刻度标记间隔设有若干限位机构；所述限位机构为凸块、凹槽、通孔、周环限位凸起或者沿着周环间隔分布的凸起。
6.根据权利要求1所述的遥控式大批量样本点源辐照架，其特征在于，所述扇形支撑面上设有若干固定笼具，所述固定笼具上下的所述扇形支撑面设有通风口。
7.根据权利要求1所述的遥控式大批量样本点源辐照架，其特征在于，所述扇形支撑面和所述支撑杆为不锈钢结构。
8.一种辐照实验室，其特征在于，包括权利要求2所述的遥控式大批量样本点源辐照架和辐射源，所述辐射源固定在所述辐照实验室内，所述遥控式大批量样本点源辐照架的本体可活动地置于所述辐照实验室内，所述室内无线收发模块固定在所述辐照实验室中，所述室外控制器设于所述辐照实验室外部。
9.如权利要求8所述的辐照实验室，其特征在于，所述辐射源前面或地板上设有定位销或者定位孔，所述遥控式大批量样本点源辐照架对应设有定位孔或定位销。
10.如权利要求8所述的辐照实验室，其特征在于，其外部配有操作室，所述室外控制器设于所述操作室中；所述操作室中还设有观察用屏幕，辐照实验室内部设有多角度耐辐射摄像头用于摄像并通过有线方式传递至所述观察用屏幕。
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