CN115799036A

CN115799036A - 一种用于辐射监测的电离室及辐射监测方法

Info

Publication number: CN115799036A
Application number: CN202310047891.5A
Authority: CN
Inventors: 董翀; 伊木然·阿布力克木; 沈杨
Original assignee: Beijing Nuc Safe Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Nuc Safe Technology Co ltd
Priority date: 2023-01-31
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2043-01-31
Also published as: CN115799036B

Abstract

本发明实施例提供一种用于辐射监测的电离室及辐射监测方法，涉及辐射监测领域。该电离室包括壳体、滑动件和收集极。其中，壳体内部包括容置空间和滑槽；收集极设置于容置空间并与壳体连接；滑动件包括侧部和底部；其中，侧部设置有补偿片，底部包括用于通过收集极的通孔；滑动件与滑槽滑动连接；当滑动件滑出滑槽时，侧部和底部进入容置空间，且收集极进入侧部和底部包围的空间；当滑动件滑入滑槽时，侧部和底部离开容置空间，且收集极离开侧部和底部包围的空间。该电离室能够灵活地对照射量率和周围剂量当量率进行测量。

Description

一种用于辐射监测的电离室及辐射监测方法

技术领域

本发明涉及辐射监测领域，具体而言，涉及一种用于辐射监测的电离室及辐射监测方法。

背景技术

在人类生存的环境中，无时无处没有电离辐射的存在。在辐射剂量学和辐射防护领域，有其基本的辐射量与单位，用来描述辐射场的性质、描述辐射与物质相互作用时能量的传递和转换，并用来表征相关辐射效应及其可能导致的危险等。有关辐射量和单位的基本概念，不但应用于辐射剂量学和辐射防护领域，在放射医学、放射生物学、辐射化学与辐射物理等领域也有着广泛的应用。辐射剂量被物质吸收表现为吸收剂量，对应的生物效应表现为当量剂量。辐射剂量率系指单位时间内的照射剂量。辐射剂量衍生出吸收剂量和当量剂量，所以辐射剂量率也包括吸收剂量率和当量剂量率等。

国际辐射单位和测量委员会（International Commission on Radiation Unitsand Measurements，ICRU）在出版的报告中提出了三个辐射防护实用量，分别为：周围剂量当量、定向剂量当量以及个人剂量当量。其中，深度d为10mm的周围剂量当量H*(10)是一个用以描述强贯穿辐射条件下（辐射能量>15keV）环境或工作场所的辐射防护实用量，是场所监测中唯一可用于对有效剂量当量HE进行估计的依据。周围剂量当量电离室是一种用于场所监测的气体探测器，可直接用于周围剂量当量的定值。

传统的电离室测量所得到的物理量通常为空气比释动能Kα或者照射量X，传统电离室不利于现场条件下周围剂量当量的定值。在现场校准中由于环境复杂，有大量的散射成分使得低能X射线所占比例较大，通过转换系数法无法准确得到参考点处周围剂量当量值。在加强环境辐射监测、核设施常规与应急监测的大力推动下，人们研制了适用于现场测量的周围剂量当量电离室，该周围剂量当量电离室可用于参考点处周围剂量当量的直接定值。

但是，目前的电离室存在着无法灵活地对照射量率和周围剂量当量率进行测量的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于辐射监测的电离室及辐射监测方法，该电离室能够灵活地对照射量率和周围剂量当量率进行测量。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种用于辐射监测的电离室。该电离室包括壳体、滑动件和收集极；其中，壳体内部包括容置空间和滑槽；收集极设置于容置空间并与壳体连接；滑动件包括侧部和底部；其中，侧部设置有补偿片，底部包括用于通过收集极的通孔；滑动件与滑槽滑动连接；当滑动件滑出滑槽时，侧部和底部进入容置空间，且收集极进入侧部和底部包围的空间；当滑动件滑入滑槽时，侧部和底部离开容置空间，且收集极离开侧部和底部包围的空间。

在可选实施例中，壳体包括外壳和端盖；电离室还包括设置于端盖的电子系统；电子系统与收集极连接，用于进行辐射监测；电子系统还与滑动件连接，用于控制滑动件在滑槽内滑动。

在可选实施例中，外壳的形状为桶形，滑动件的形状为与外壳的形状匹配的桶形。

在可选实施例中，在利用电离室测量周围剂量当量率时，电子系统驱动滑动件滑出滑槽；在利用电离室测量照射量率时，电子系统驱动滑动件滑入滑槽。

在可选实施例中，外壳和端盖的材料包括组织等效材料，收集极的材料包括铜，滑动件的材料包括组织等效材料，容置空间中包括常压空气。

在可选实施例中，侧部的内壁设置有多块间隔排列的补偿片。

在可选实施例中，多块间隔排列的补偿片与侧部的内壁的面积比例包括40%±5%。

在可选实施例中，靠近容置空间顶部的壳体上设置有补偿片，并且当滑动件滑出滑槽时，外壳上设置的补偿片与侧部设置的补偿片包围的空间中包括收集极。

在可选实施例中，补偿片的材料为铝。

第二方面，本发明还提供一种辐射监测方法。应用于第一方面中任一实施例所述的用于辐射监测的电离室。其中，第二方面所述的方法包括：在利用电离室测量周围剂量当量率时，控制滑动件滑出滑槽；在利用电离室测量照射量率时，控制滑动件滑入滑槽。

基于上述实施例，当滑动件滑出滑槽时，侧部和底部进入容置空间，且收集极进入侧部和底部包围的空间，此时补偿片可以包围收集极，从而可以参与电离室内空气的电离，以使得期望的能量范围（比如30 keV~150 keV）内能量响应显著增加，进而使得电离室的灵敏度符合ICRU推荐的周围剂量当量响应，从而实现对周围剂量当量率的测量。当滑动件滑入滑槽时，侧部和底部离开容置空间，且收集极离开侧部和底部包围的空间，此时可以使得补偿片不再参与电离室内空气的电离，从而使得电离室内电离电流与照射量率成正比，从而实现对照射量率的测量。换句话说，通过控制滑动件，本发明实施例提供的电离室能够灵活地对照射量率和周围剂量当量率进行测量。

应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成说明书的一部分的附图示出本公开的主题。同时，说明书和附图用来解释本公开的原理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的滑动件下滑后的电离室的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的滑动件上滑后的电离室的一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的滑动件的3维模型示意图；

图4为本发明实施例提供的滑动件下滑后的电离室的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的滑动件上滑和下滑分别对应的相对能量响应曲线示意图；

图6为本发明实施例提供的一种辐射监测方法的流程示意图。

图标：100-用于辐射监测的电离室；110-壳体；111-端盖；112-外壳；113-容置空间；114-滑槽；120-滑动件；121-侧部；122-底部；123-补偿片；124-通孔；130-收集极。

实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，本发明实施例提供一种用于辐射监测的电离室。请参照图1，图1为本发明实施例提供的滑动件下滑后的电离室的一种结构示意图。该电离室100包括壳体110、滑动件120和收集极130。

如图1所示，壳体110内部包括容置空间113和滑槽114。收集极130设置于容置空间113并与壳体110连接。滑动件120包括侧部121和底部122。其中，侧部121设置有补偿片123，底部122包括用于通过收集极130的通孔124，并且，滑动件120与滑槽114滑动连接。当滑动件120滑出滑槽114时，侧部121和底部122进入容置空间113，且收集极130进入侧部121和底部122包围的空间。当滑动件120滑入滑槽114时，侧部121和底部122离开容置空间113，且收集极130离开侧部121和底部122包围的空间。

下面结合附图具体对上述各个组件进行说明。

请参照图1，可选的，壳体110包括外壳112和端盖111。也即是说，外壳112和端盖111紧密结合后得到所述壳体110，并且，通过外壳112和端盖111的紧密结合，可以在壳体110内部形成一个密闭空间，该密闭空间可以包括所述容置空间113和所述滑槽114。其中，外壳112可以为桶状外壳，对应的，滑动件120为桶状结构。

在可选的实施例中，图1所示的电离室100还包括设置于端盖111的电子系统（图1中未示出），所述电子系统可以包括辐射探测系统。所述电子系统与收集极130连接，用于进行辐射探测。所述电子系统还与滑动件120连接，用于控制滑动件120在滑槽114内滑动。具体的，该电子系统中可以包括驱动系统，该驱动系统可以通过与滑动件120连接的电机驱动该滑动件120在滑槽114内滑动。可选的，在利用电离室100测量周围剂量当量率时，所述电子系统驱动滑动件120滑出滑槽114，并使得滑动件120的底部122靠近或抵住所述外壳112的底部（如图1中滑动件120所处的位置）。在利用电离室测量照射量率时，电子系统驱动滑动件120滑入滑槽114，并使得滑动件120的底部122靠近或抵住所述外壳112的顶部（如图2中滑动件120所处的位置）。

可选的，上述的外壳112和端盖111的材料包括组织等效材料，收集极130的材料包括铜，滑动件120的材料包括组织等效材料，容置空间113中包括常压空气。

可选的，外壳112的形状为桶形，滑动件120的形状为与外壳112的形状匹配的桶形。例如，请参照图3，图3为本发明实施例提供的滑动件的3维模型示意图。滑动件120的形状为桶形，其中底部122中心设置一个圆形通孔124，该通孔124的形状与收集极130的形状匹配，具体的，该通孔124面积大于所述收集极130的截面积。在侧部121的内壁贴有补偿片123。进一步的，侧部121的内壁设置有多块间隔排列的补偿片123。具体的，补偿片123的材料为铝，多块补偿片123之间间隔距离相同。如图3所示，每块补偿片123可以成环状设置于桶形的侧部121的内壁。

可选的，该通孔的大小为半径1厘米的圆孔。

在可选的实施例中，所述多块间隔排列的补偿片123与侧部121的内壁的面积比例包括40%±5%。换句话说，侧部121的内壁的40%±5%区域可以贴有多块间隔排列的补偿片123，或者说，多块间隔排列的补偿片123的面积与侧部121的内壁的面积之间的比例可以包括从一个预设范围中选择的值，该预设范围包括（35%，45%）。进一步的，所述多块间隔排列的补偿片123与侧部121的内壁的面积比例为40%。

如图1所示，可选的，靠近容置空间113顶部的壳体110上设置有补偿片123，并且当滑动件120滑出滑槽114时，外壳112上设置的补偿片123与侧部121设置的补偿片123包围的空间中包括收集极130。或者说，当滑动件120滑出滑槽114时，收集极130被包围在外壳112上设置的补偿片123与侧部121设置的补偿片123包围的空间中。

如图4所示，在可选的实施例中，所述滑动件120的底部122也可以设置补偿片123。

在可选的实施例中，上述的补偿片123的厚度为0.5毫米。其中，补偿片123的加入可使30 keV~150 keV 范围能量响应显著增加，从而让电离室100的灵敏度符合ICRU 推荐的周围剂量当量响应。换句话说，当滑动件120处于如图1所示状态时，由于电离电流与ICRU推荐的周围剂量当量率成正比，测量该电流即可得到电离室100所在位置的周围剂量当率。

在可选的实施例中，通过将滑动件120上滑，当滑动件120处于如图2所示状态时，补偿片123可以与电离室100内工作气体隔绝，不参与电离室100内空气的电离，这时候没有能量补偿，因此电离室100内电离电流与照射量率成正比，测量该电流即可得到电离室所在位置的照射量率。

进一步的，本发明实施例还验证了电离室100的性能，具体请参照图5，图5为通过用蒙特卡洛程序分别模拟提取滑动件120往下滑动和往上滑动后的能量沉积，并计算了相对能量响应，验证了本发明提出的方法的效果。其中，滑动件120上下滑动后相对能量响应曲线如图5所示，包括滑动件120往下滑动曲线和滑动件120往上滑动曲线。

应理解，当滑动件120滑出滑槽114时，侧部121和底部122进入容置空间113，且收集极130进入侧部121和底部122包围的空间，此时补偿片123可以包围收集极130，从而可以参与电离室100内空气的电离，以使得期望的能量范围（比如30keV~150 keV）内能量响应显著增加（如图5所示），进而使得电离室100的灵敏度符合ICRU推荐的周围剂量当量响应，从而实现对周围剂量当量率的测量。当滑动件120滑入滑槽114时，侧部121和底部122离开容置空间113，且收集极130离开侧部121和底部122包围的空间，此时可以使得补偿片123不再参与电离室100内空气的电离，从而使得电离室100内电离电流与照射量率成正比，从而实现对照射量率的测量（如图5所示）。换句话说，通过控制滑动件120所处的位置状态，所述电离室100能够灵活地对照射量率和周围剂量当量率进行测量。

因此，本发明提供的所述电离室100可以实现一物两用。在现场需要分别测量周围剂量当量率和照射量率的时候，可以用一台电离室100来完成工作任务。

进一步的，下面给出一种利用所述电离室100进行辐射监测的方法。请参阅图6，图6示出了本发明实施例提供的一种辐射监测方法的流程示意图。

该辐射监测方法可以应用于上述的电离室100。需要说明的是，本实施例所提供的辐射监测方法，其基本原理及产生的技术效果和上述电离室100实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参照上述的电离室100实施例中的相应内容。

具体来说，该辐射监测方法可以包括以下步骤S110~S120。

S110，在利用电离室测量周围剂量当量率时，控制滑动件滑出滑槽。

S120，在利用电离室测量照射量率时，控制滑动件滑入滑槽。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。

在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

Claims

1.一种用于辐射监测的电离室，其特征在于，包括壳体、滑动件和收集极；其中，

所述壳体内部包括容置空间和滑槽；

所述收集极设置于所述容置空间并与所述壳体连接；

所述滑动件包括侧部和底部；其中，所述侧部设置有补偿片，所述底部包括用于通过所述收集极的通孔；

所述滑动件与所述滑槽滑动连接；当所述滑动件滑出所述滑槽时，所述侧部和所述底部进入所述容置空间，且所述收集极进入所述侧部和所述底部包围的空间；当所述滑动件滑入所述滑槽时，所述侧部和所述底部离开所述容置空间，且所述收集极离开所述侧部和所述底部包围的空间。

2.根据权利要求1所述的电离室，其特征在于，所述壳体包括外壳和端盖；所述电离室还包括设置于所述端盖的电子系统；所述电子系统与所述收集极连接，用于进行辐射监测；所述电子系统还与所述滑动件连接，用于控制所述滑动件在所述滑槽内滑动。

3.根据权利要求2所述的电离室，其特征在于，所述外壳的形状为桶形，所述滑动件的形状为与所述外壳的形状匹配的桶形。

4.根据权利要求2所述的电离室，其特征在于，在利用所述电离室测量周围剂量当量率时，所述电子系统驱动所述滑动件滑出所述滑槽；

在利用所述电离室测量照射量率时，所述电子系统驱动所述滑动件滑入所述滑槽。

5.根据权利要求2所述的电离室，其特征在于，所述外壳和所述端盖的材料包括组织等效材料，所述收集极的材料包括铜，所述滑动件的材料包括组织等效材料，所述容置空间中包括常压空气。

6.根据权利要求1所述的电离室，其特征在于，所述侧部的内壁设置有多块间隔排列的补偿片。

7.根据权利要求6所述的电离室，其特征在于，所述多块间隔排列的补偿片与所述侧部的内壁的面积比例包括40%±5%。

8.根据权利要求6所述的电离室，其特征在于，靠近所述容置空间顶部的所述壳体上设置有补偿片，并且当所述滑动件滑出所述滑槽时，所述外壳上设置的补偿片与所述侧部设置的补偿片包围的空间中包括所述收集极。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电离室，其特征在于，所述补偿片的材料为铝。

10.一种辐射监测方法，其特征在于，应用于电离室，所述电离室包括壳体、滑动件和收集极；其中，所述壳体内部包括容置空间和滑槽；所述收集极设置于所述容置空间并与所述壳体连接；所述滑动件包括侧部和底部；其中，所述侧部设置有补偿片，所述底部包括用于通过所述收集极的通孔；所述滑动件与所述滑槽滑动连接；当所述滑动件滑出所述滑槽时，所述侧部和所述底部进入所述容置空间，且所述收集极进入所述侧部和所述底部包围的空间；当所述滑动件滑入所述滑槽时，所述侧部和所述底部离开所述容置空间，且所述收集极离开所述侧部和所述底部包围的空间；其中，

所述方法包括：

在利用所述电离室测量周围剂量当量率时，控制所述滑动件滑出所述滑槽；

在利用所述电离室测量照射量率时，控制所述滑动件滑入所述滑槽。