CN1167540A - 辐射通量偏振装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种偏振装置，以及制造和利用这种装置的方法。这种装置对辐射通量进行调整，并使以大于或小于直角的角度接近靶面的光子发生偏转。所以，这种辐射通量偏振装置减少了不以基本接近直角的角度飞行到被辐照的靶面上的光子的数量，而不明显地减少接近或到达靶的最小基点的光子的数量。在某种意义上，本发明将通常的各向同性辐射转变成各向异性的。

Description

辐射通量偏振装置

本发明涉及一种调整各向同性的伽马辐射通量以使被辐照物所接收的辐射剂量均匀的装置。更具体地说，本发明涉及一种放置在辐射源与被辐照物之间用以减少不以直角或接近直角的角度飞行到被辐照物表面的伽马光子的数量，而不明显地减少以直角飞行到靶面的光子的数量的一种装置。

在用伽马辐射照射物体以产生有益的化学、物理或生物作用时，会产生一定量的所不希望有的非均匀性。这些非均匀性主要是由于以下四个因素产生的：1、辐射源和被辐照物的几何结构，以及它们彼此之间的几何位置关系；2、由放射性同位素源发出的辐射的各向同性性质；3、被辐照物质的质量衰减因素；4、被辐照物质的平均体密度(包含比重)。

通过将其描述为“表面灼伤”可能更容易理解这个问题。被辐照物的表面比该物体的内部接受更多的辐射剂量，这非常象在一个电烤箱中的烤肉，表面烤焦了，但是里面还是生的。

当辐照一个物体以达到特殊的目的时，必须确定该物体的所有部分至少接受了为达到一定效果而需要的辐射剂量。这个辐射量规定为最小剂量(Dmin)。

但是，在某些情况下，物体接受太多的辐射会产生不利的结果(物体损伤)或者辐射计量可能超过政府委托管理机构限制的辐射计量而达到“法律禁止的剂量”。这个辐射量被称为最大辐射剂量(Dmax)。

显然，辐照装置要设计成将在这些极限值(＞Dmin，但是＜Dmax)之间的辐射剂量照射到一个物体的所有部分上。不幸的是，迄今为止，为了实现这个目的必须减少辐照装置的效率或工作效率，或者两者都减少。这两种减少均匀性(减小Dmax/Dmin)的传统方法是辐照“较薄”层的物体，或者增加辐射源与该物体之间的距离。第一种方法降低了工作效率(增加了原材料处理工作量)，而第二种方法降低了辐射的利用效率(被该物体有效地吸收的辐射在由辐射源发射的总量中的比值。这里有关电烤箱中的烤肉的分析仍然成立；或者必须将烤肉切割成薄片，分别烘烤，或者必须使烤肉远离烤炉架，因而需要更长的时间烧烤。

导致“表面灼伤”的具体原因是由于放射性同位素发射的辐射的各向同性性质和由此产生的“反平方”现象。电磁光谱中的所有辐射(光子)，包括可见光都具有这样的特性。

伽马光子不能象可见光光子那样被有效地折射、反射或聚焦。实际上，只有大约1％的伽马光子可以从表面上反射，所以不存在可以将伽马射线束聚焦的“透镜”。某些类型的辐射诸如放射性同位素发射出的β粒子或者电子束可以采用磁场定形和聚焦，但是伽马射线根本不受磁场的作用。极强的重力场，诸如太空中质子星和“黑洞”产生的重力场可以使伽马射线(和光波)“弯曲”，但是没有实际的技术能够利用这些现象。

然而，伽马辐射可以被所有物质，或多或少地吸收。一般来说，一种元素的原子量(Z)越高，对射线的衰减也越强。换句话说，物质密度越高，越能有效地衰减，或吸收伽马辐射。所以，通常采用铅、贫化铀和铁作为核屏蔽物质。如果对于屏蔽层的厚度没有限制，可以采用较厚的低密度材料，诸如混凝土或水，这种材料即使用得较多也不贵。

本发明提供一种偏振装置，以及制造和利用这种装置的方法，这种装置对使光子以大于或小于直角的角度照射到靶面的辐射通量进行调整。

所以，本发明的目的是提供一种辐射通量偏振装置以减少不是以接近直角的角度飞行到被辐照“靶”面的光子的数目，而不明显地减少进入，或到达靶面上最小基点的光子数目。在某种意义上，本发明的目的是正常的各向同性源转换成各向异性源。

通过参照附图所进行的描述可以了解本发明的其它目的和优点。

图1表示作为的本发明的一个实施例的栅格结构。

图2表示图1中所示的本发明的栅格结构对于光子路径的作用。

图3a和图3b表示根据本发明设计栅格结构时需要考虑的变量。

图4表示根据本发明设计的另一个栅格结构的实施例。

图5和图6表示根据本发明形成具体栅格的全通量图的程序框图。

图7和图8表示根据本发明计算每个栅格效果积累的程序框图。

图9和图10表示根据本发明计算每一水平线源的效果积累的程序框图。

图11和图12表示根据本发明并置三维靶介质的程序框图。

图13AU-KU和AC-KC表示当假想平面从源点所在的一个平面垂直移开时，通过这些假想平面的单个栅格的通量。

图14AU-KU和AC-KC表示根据本发明水平线源的通量分布。

图15AU-FU和AC-FC表示根据本发明水平线源的通量分布。

图16AU-FU和AC-FC表示根据本发明一个物体的全通量图。

图17AU-FU和AC-FC以等通量点格式表示根据本发明一个物体的全通量图。

参见图1和图2，本发明涉及通过采用设置在一个辐射源板12和一个被辐照的物体靶14之间的、以标号10统指的辐射通量偏振栅格调整辐射通量的装置。格栅10，例如具有矩形结构的，是用一种极高密度的物质如铅、贫化铀或钨制成的。栅格10具有许多形成壁的部件，或截流板18、19限定的格胞以构成光子路径通道。在这个实施例中，截流板18、19是以直角定位的，例如在垂直使用的位置上，就形成水平部分18和垂直部分19。

如图2所示，穿过位于伽马光子到达物体途中的栅格的伽马光子路径20、22，或者是，如果它们通过空间或格胞通道，如数字20所示，则不受影响地直接通过，或者是，将被栅格10中的一个或多个截流板18、19部分或全部衰减，如数字22所示。

本发明的偏振栅格10的作用是减少不以接近直角的角度飞行到靶物表面的光子的数量，而不明显地减少以直角飞行到靶物上的光子的数量。已有技术中的辐照装置通常所产生的高表面剂量是由于从辐射源板12发射的以极端角度到达物靶14光子所致，如数字22所示。这些以“极端角度”飞行的光子基本上被图2中所示的栅格10衰减了。

现在参见图3a和图3b，有七个变量能够控制栅格10的效果。第一个是垂直部分19之间的距离“A”。第二个是垂直部分19的厚度“B”。第三个变量是栅格10的厚度“C”。第四个变量是制造栅格10的物质“D”。第五个变量是从源板12的中心线24到栅格中心线26的距离“E”。第六个变量是从栅格中心线26到靶物14的表面28的距离“F”。最后一个也就是第七个变量是从源的中心线24到靶物中心线29的距离“G”。

对于图1中所示矩形的栅格10的几何结构已经作了分析。但是，任何其它几何结构的栅格及其组合都可以采用。图4中表示了本发明的栅格的其它实施例，其中的栅格具有三角形30、六角形32，或圆形34格胞的结构。这些几何结构可以垂直设置或水平设置，在某些情况下，还可以根据需要采用非均匀结构，只要所采用的可变间隔、单元厚度、和栅格角度足以使辐射通量产生偏振即可。

通过控制这七个变量，可以为具有不同源构造的辐照装置和被辐照物体密度不同的同一辐照装置专门设计栅格。栅格可以用于对现有的辐照装置进行翻新改造，或者使用在新设计的辐照装置中。

所以，在采用栅格10的一个优选结构的辐照装置中，用包括四个栅格的箱子围住物靶14，其中栅格10位于物靶14与源板12之间以调整和/或控制穿过物靶14的伽马光子通量分布。为了确定栅格10的格胞几何结构的参数，进而确定栅格10，或多个栅格的通量调整性能，在一个可透过辐射的部件上反复实验栅格格胞限定部件的布置，并对这样的一个实验栅格进行测试以确定在一个靶物上的辐射分布。

在本发明的方法的一个优选实施例中，建立了一个数学模型以使栅格10的格胞结构能够最优化。

如参照图2所讨论的，栅格10将伽马光子的路径20、22偏振以使最大有效能量被物靶14吸收，而限制无用的光子。光子在源物质，例如用作源物质的同位素铯Ce-137中产生后，飞行通过栅格10，进入物体14中，在该物体中它们的能量转换成低能热。可以理解，只要能够实现所要求的结果，任何同位素都可以使用。数学模型

数学模型技术考虑了有关源板12位置、与栅格10的相互作用和物靶14对光子的吸收等几何参数。由于所采用的具体变量的数目，该模型建立在点源核影响函数计算的基础上，这种算法将源12和靶14“分解成”一些具体的点，并计算光子路径与它们之间的相互作用。选择的点越多，准确率越高。当然，从经济的观点触发，这仅仅受到计算机处理时间的限制。

本发明有选择地限制某些光子路径22。该模型将源12“分解成”许多尽可能多的影响函数核，以使几何结构微观化。为了实现这个目的，创造了一种“格胞”技术。为了进行点源核计算，格胞16或微源板将源分解成12个垂直的和12个水平的单元。源12被四层截流板18、19或栅格10包围着，并且光源12向所有方向发出辐射。源板12被定义为密封在不锈钢中的Ce-137的两维阵列。在下面所述的实施例中，源板12被分解成有限数量的假想格胞16，即由垂直部分18和水平部分19构成的。这构成了各种各样的源板的基本单元。该模型将源12分解成有限数量的“格胞”，对于给定的栅格结构它具有特定的几何结构。利用点源核技术，对于一种比密度靶物质计算从一个假想源物质的一侧发出、并通过一个假想气隙的全通量分布。该气隙是源板12与靶物表面14或正面28之间的距离。靶点的数量和它们的位置以源物质的中心点为原点的y轴和z轴上选择为假想的物体最大尺度的高度和宽度的两倍。靶(x轴)的厚度选择为靶物的最大厚度。在相对于一个给定的格胞16对所有靶点进行计算之后，这些格胞可以按几何结构排列成一个或多个假想的源板。以格胞16作为源点，通过将各个靶点对相应格胞16的每个位置的剂量率相加可以累计出靶点剂量率。模型取向

格胞模型以相关的直角坐标系为基础。原点是产生各向同性辐射的中心处(源点)的一个理论点。所有的几何位置都以从此点开始的坐标表示。该模型使用英寸作为表示距离的基本单位。栅格10的截流板18、19是由每个水平板和垂直板的最近的点坐标和最远的点坐标限定的。水平板18由高原子量物质制成的平板构成，并沿水平取向以限制垂直方向的光子流。垂直截流板19由高原子量物质制成的平板构成，并沿垂直取向以限制水平方向的光子流。由于所讨论的角度限制，只选择了最近的八个截流板(水平方向的和垂直方向的)。更多的截流板对于模型没有显著的影响，所以假设在任何一个方向上的四个栅格(八个垂直设置的板和八个水平设置的板)之后，光子通量完全衰减。

衰减是影响被截流板16或者受辐照物质14吸收的能量(光子)的数量的一个主要因素。另一方面，由于光子在截流板16或受辐照物质14的初级衰减产生的次级光子造成的光子数量的增加是衰减的抵销因素。实质上，当一个光子被衰减时，它有时会产生残留光子，它们会继续飞行到靶物上或点14上，所以加入到这一点的累计剂量中。为了每个格胞的计算，还相对于原点将靶点定义为直角坐标系上的点。

当格胞16经过计算并完全变换后，将数据输入到其它程序中，这些程序利用了以格胞单元为基础为水平和垂直源点定义(y轴和z轴)建立的一个相关直角坐标系。例如，如果这个格胞16有2英寸宽，4英寸高，则源板12的总尺寸为40英寸×40英寸，于是源板12限定为10个格胞高乘20个格胞宽。用英寸为单位在x轴和y轴上限定靶。其z轴也以英寸为单位测量。但是，所选择的z平面之间的间隔是以格胞的垂直尺寸为基础的。模型的解

每个源胞被分解成12个水平点和12个垂直点(总共144个点)。每个靶14最初沿着其y轴(垂直于从源板12进入被辐照物的光子流)划分成1英寸的增量。x轴划分成4英寸的增量(进入被辐照物的距离)。如果这个被辐照物的尺寸为40英寸×40英寸，那么对于z轴上的每个靶平面有41个y轴点和11个x轴点。z轴划分成一个垂直格胞距离的增量。所以，如果被辐照物为40英寸高，格胞的垂直尺寸为5英寸，那么就有9个具有x和y坐标的z平面。

每次源板12分化为点源核或格胞时，必须将相应靶点的总累计剂量进行相同量的划分，从而在将源物质多次划分时累计量不会重复计算相同的光子。模型计算

距离计算根据下式：

截流板衰减如下所述基于10th.辐射值厚度得出：

假设：

构成截流板的物质为铅

TVL(铅对于0.662MEV能量的光子的10th.衰减值厚度)＝0.84英寸

距离＝光子穿过截流板物质飞行的距离

则：衰减＝10^{-(距离/0.84)}

被辐照物的衰减按如下方式在衰减系数和累积率的基础上计算：

假设：

衰减系数＝0.857g/cc＝11.7(g/cc)^-1

被辐照物平均体密度＝g/cc

英寸与厘米的换算关系＝2.54cm/inch

则：

衰减＝0.3 68^{[(距离)(2.54)(密度/11.7)]}

累积率＝4exp[(.302)(距离)(2.54)(密度/11.7)]

总衰减＝(衰减)(累积率)

Ce-137的比伽马常数为：0.32拉德米²/居里小时

其中拉德是物体中吸收剂量的单位(100尔格能量/克)，居里是放射性强度单位(3.7×10¹⁰衰变/秒)。模型衰减测定

在确定具体的源点坐标和具体的靶点坐标之后，计算通过空气和物体的距离以根据物体衰减与距离平方成反比的规律确定在靶点上的剂量分布。该模型确定一个光子是否撞击截流板。如果撞击了，则将该板的衰减考虑在方程中。

截流板18、19按照所指定的理论截流角度垂直地和水平地放置。板之间的距离定义为

距离＝宽度/[tan(θ/57.3)]

其中：

宽度＝栅格的前表面与后表面之间的距离(英寸)

θ＝截流角度(度)

在每个截流方向(水平方向和垂直方向)有八块板。水平截留角度是从一侧到另一侧(水平地)的光子理论截流角度。这个角度是从源板平面以度为单位测量的角度。垂直截留角度是从上到下(垂直地)的光子理论截流角度。这个角度是从源板平面以度为单位测量的角度。模型栅格尺寸

有四个两维的源板。每个都围绕着一个假想的物体块。物体与源之间的距离(气隙)取决于物体的具体尺寸和源的放置位置。例如，假定物体14是48英寸×48英寸(长度和宽度)，源12与物体块14的每个表面28的距离可能是7英寸。如果宽度为40英寸、长度为48英寸，则源板中有两块距物体表面1 3英寸，另外两块距物体表面7英寸。

辐射通量调整栅格10放置在源板12和物体表面28之间。它与源板12具有同样的取向(x，y，z)。但是它不需要与源板12具有同样的尺寸(y轴和z轴)。例如源12可以与栅格的顶部，或者栅格的侧边重叠。这种差异对于效果也有一定程度的控制。为了平衡这个效果，采用第二组格胞数据，其中只有一个变量变化。第二组数据涉及到0.00001度的截流角度(近似，但不等于零)。

这些数据形成假定没有栅格10存在时物体14内的剂量率的通量图。格胞法序列中的第二组数据根据源12与栅格10重叠的程度结合了所选择的有格栅10时、或者无格栅时的水平分布。虽然本申请中没有表示出来，水平重叠分量必须加入，以进一步控制栅格的效果。模型程序框图

图5-12包含一组程序框图，它们用一组具体的参数形成全通量分布。这一组中的主要参数如下：

水平截流角度＝56度

垂直截流角度＝32度

源到栅格(前面)的距离＝2.125英寸

栅格前面到栅格后面(截流宽度)＝2.75英寸

截流栅格(后部)到物体表面的距离＝2.1 25英寸

物体密度＝0.4g/cc

栅格材料＝铅

栅格1/10衰减值厚度＝0.84英寸

物体尺寸＝48英寸×48英寸×48英寸

截流栅格的高度＝6个垂直格胞的高度

垂直方向源的长度＝48英寸

水平方向源的长度＝44英寸

该模型包括许多为各种参数变化而加以调整的程序。这些程序通常分成四个基本功能块。第一个，如图5和图6所示，生成一个给定格胞的全通量图。第二个，如图7和图8所示，假定格胞按照“水平线源”的结构排列，然后对每个格胞计算通过一个两维靶介质的累积效果。第三个程序，如图9和图10所示，计算每个“水平线源”的累积辐射，就象它是一个通过一个三维靶介质的两维“源板”第四个程序，如图11和图2所示，将三维靶介质与该辐照装置的四个源板结构并置，该辐照装置利用了四个两维源板和与它们相关的栅格10。这样构成了一个具有单位尺寸的单位物体相对于单位辐照装置或源结构利用一个单位栅格10的三维模型。所以，将参照相应的附图对这些功能程序进行更详细的分析。

首先，这些程序彼此存在一些共同的特征。因此，一般参照图5讨论这些共同特征。这些程序的共同步骤用相同的标号表示。这种方法采用放置在一个辐射源12和一个物体靶14之间的辐射通量偏振装置调整辐射通量。

该方法包括起始步骤40，确定辐射通量偏振栅格10的变量。这一组变量至少包括下列之一：水平截流角度、垂直截流角度、辐射源12到栅格前面的距离、栅格10前面到栅格10后面的距离、偏振截流栅格10后面到物体靶面28的距离、物体靶物质的密度、栅格十分之一衰减值厚度、物体靶尺寸、截流栅格的高度、垂直辐射源长度、和水平辐射源长度。

步骤42设定平面高度，步骤44包括对进入物体靶14点的距离。

下一个共同特征是步骤46，设定平行于物体表面28靶点的距离，步骤50累积靶点14的剂量率，然后是一些判断逻辑框。第一个是逻辑框52，判断是否有其他的平行于物体表面28靶点距离，如果是，则回到步骤46设定平行于物体表面28靶点的距离，否则继续到下一个步骤。在逻辑框54进行下一个判断，判断是否还有进入物体靶点14距离，如果是，返回到步骤44设定进入物体靶点14的距离，否则继续到下一个程序步骤。

当系统完成这个程序后，数据被保存起来，如程序框56所指示的保存所生成的平面数据。在逻辑框60进行最后一个判断以确定是否存在任何其它的平面，如果存在，返回步骤42设定一个平面高度。否则，系统在程序框62调整辐射通量偏振截流栅格的辐射通量分布。

现在具体参见图5，描述其余的步骤以利用所说辐射通量调整栅格10对于至少一个格胞16生成一个通量分布。

在程序框64中，打开平面文件。程序框66设定一个辐射源高度点，程序框70设定平行于辐射源表面28点的距离。

现在，在程序框72中，确定截流板18、19在辐射通量偏振栅格10中的定位。在程序的这一处，系统开始检测衰减和累积。在程序框74，确定击中截流板的辐射路径。如果一条光子路径击中截流板18、19，在程序框76中系统将一个衰减因子光子乘以通过截流板的衰减。当然，如果没有击中如路径20，系统移动到下一个截流板，如程序框80所示。

如前所述，系统程序开始进行一些判断。首先，在逻辑框82进行选择以判断是否存在其他平行于辐射源表面点的距离，如果是，返回到步骤70设定平行于辐射源14表面点的距离，否则继续进行下一个步骤。

接着，在逻辑框84系统程序检查是否存在任何辐射源高度点，如果存在，系统返回到程序框66设定辐射源高度，否则系统程序继续进行下一个步骤。

在程序框86保存数据，系统生成辐射通量偏振栅格10中至少一个格胞16的通量图。

图6中所示的程序框图与图5和已经用相同数字表示的共同步骤非常相似。这些不同的步骤与生成没有使用辐射通量调整栅格10时一个格胞16的通量图相关。所以，在程序框40用无穷小因子限定这些变量，从而就象辐射通量偏振栅格10的截流板18、19消失一样。

由于这个步骤的目的是给出栅格已经消除的表象，所以在逻辑框90中系统程序判断辐射路径20、22中击中截流板的路径。如果出现任何击中路径22的指示，则产生一个错误信息。当然，系统如果没有发现击中路径，则进入到下一步骤。图5和图6中所生成和表示的系统流程已经将数据保存。这些数据用于图7和图8所示的系统程序中。换句话说，进行比较。有一个系统程序是用于有栅格的情况，如图5、7、9和11所示，一个程序是用于没有截流板的情况，如图6、8、10和12所示。

现在参见图7，该系统程序通过将一些格胞水平放置生成一幅全通量图。这个通量图不是沿垂直方向积分的。换句话说，对于每个沿两条轴延伸的平面，所表现的是一条水平线源，而不是一个源板。该程序在步骤42结合了从图5和图6中生成的元素或数据。所以，在程序框42中，利用使用辐射通量栅格10时关于至少一个格胞16或者不使用辐射通量栅格10时的数据设定平面高度。

接着，有一些共同的步骤，这些步骤已经用相同的数字表示。在这一部分，正在读出有关格胞16的数据，所以在程序框92系统程序读出平行于物体表面格胞点数据，在程序框94，系统程序读出进入物体格胞点的距离。

现在，开始许多判断逻辑框。第一个是在逻辑框96判断是否存在其他进入物体格胞点距离，如果是，返回步骤94设定进入物体格胞点的距离，否则继续下面的步骤。在逻辑框98进行下一个判断，系统程序判断是否存在其他平行于物体表面格胞点的距离，如果是，返回步骤92设定平行于物体表面格胞点距离的数据，否则继续下一个步骤。

在这一点，制作许多准直器件，所以系统程序在程序框100开始准直每个格胞和靶点。

如前所述，这些数据在程序框56被保存起来，根据每个格胞点在水平方向的位置生成一个全通量图、

参见图8，程序框图与图7中相似，除了程序框42以外，在这个程序框中，用至少一个格胞16的数据设定平面高度。由于没有与源重叠，所以栅格10似乎已经消失了。

图9表示在图8所示的程序框图所得到的结果的基础上通过对分量平面沿垂直方向积分生成一个全通量图的程序框图。

所以，在程序框102，程序从在包括任何重叠的截流板高度基础上通过选择利用格胞数据设定平面开始。

在程序框104需要进行进一步的判断以确定是否存在利用格胞数据的平面，如果是，返回步骤102利用格胞数据设定平面，否则继续进行下面的步骤。在程序框56保存数据，在通过对该平面沿垂直方向积分以生成辐射源12的全通量图之后系统程序结束。

图10与图9相似，其中对辐射通量的调整还包括利用在截流板高度基础上选择的格胞数据设定平面的步骤102，判断框104确定是否存在更多的利用格胞数据的平面，如果是，返回步骤1 02利用格胞数据设定所说平面，否则返回下一个步骤。数据也被保存起来，并且生成没有栅格时辐射源的全通量图。采样输出

图13-17表示所讨论的程序框图的采样输出。每个输出都包含一个有栅格分量和一个无栅格分量用以比较。

现在，图11和图12有些相似。图1所示的程序框图从图9所示的程序中取得数据，并且在全部四个两维源板的分布的基础上生成最终的三维通量图。图12所示的程序框图从图10中所示的程序框图中取得所产生的数据，并生成相似的三维通量图。

图13AU-KU和AC-AK表示一个格胞通过假想平面，当它们垂直从源点所在平面移开时的通量。每个平面距前一个平面有一个格胞的距离(高度)。应当记住每个平面的宽度延伸到物体宽度边界以外。这是为了在其极端位置适应这些格胞的位置。对于通量图的高度也是如此(该垂直平面延伸到物体高度以外)。这些表示是以图5和图6为基础的。

图14AU-KU和AC-KC表示一个水平线源的通量分布，如在图7和图8中所示的程序框图计算出来的一样。没有加入垂直分量。

图15AU-FU和AC-FC表示一个两维源板的通量分布，如在图9和图10所示的程序框图中计算出来的一样。每个平面包括其它平面的贡献。

图16AU-FU和AC-FC表示一个采用了前述参数的48英寸×48英寸×48英寸的物体的全通量图。这些表示是以在图11和图12中所示的程序框图中所得到的结果为基础的。每一切片表示物体的一个平面从底平面开始，移向中心平面所形成的部分。可以在使物体的下半部对称的中间平面上插入一些平面(表面图)。

图17AU-FU和AC-FC表示与图16AU-FU和AC-FC相同的全通量图，除了等通量图格式以外。

虽然上面的描述包含了许多的特征，但是这些不构成对本发明范围的限制，而只是本发明的一个优选实施例的实例性说明。许多其它的变型也是可能的。例如，如图4所示，可以使用任何数量的其它栅格格胞结构以及它们的组合。这些几何结构可以垂直地或水平地设置，利用不均匀的结构诸如改变可变间隔和单元厚度以及栅格角度可能是所需要的。所以，本发明的范围不应当由实施例确定，而应当由权利要求书和它们的法律上的等价物确定。

Claims (20)

1.一种放射性辐射通量偏振装置，该偏振装置放置在一个各向同性辐射源和一个被辐照的靶之间，以减少以非接近直角的角度从所说源飞行到所说靶的光子的数量，所说偏振装置包括形成至少一个让光子基本成直线地从中通过的辐射通道的围壁装置，所说的围壁装置还包括用于衰减不以基本接近直角的角度从所说源飞行到所说靶上的光子的装置。

2.如权利要求1所述的偏振装置，其特征在于：所说的围壁装置构成一个栅格，该栅格由许多可通过辐射的格胞构成。

3.如权利要求2所述的偏振装置，其特征在于：所说的格胞按照边靠边的关系横向排列。

4.如权利要求2所述的偏振装置，其特征在于：形成所说的格胞的所说围壁装置由平面形壁构成。

5.如权利要求4所述的偏振装置，其特征在于：所说的平面壁构成具有多边形横截面结构的格胞。

6.如权利要求5所述的偏振装置，其特征在于：所说格胞具有矩形横截面结构。

7.如权利要求6所述的偏振装置，其特征在于：所说格胞具有包含至少三条边的横截面结构。

8.如权利要求7所述的偏振装置，其特征在于：所说的格胞具有蜂窝形横截面结构。

9.如权利要求3所述的偏振装置，其特征在于：所说的格胞由具有曲线形轮廓的所说围壁装置构成。

10.一种利用放置在一个辐射源和一个物体靶之间的辐射通量偏振栅格调整辐射通量的方法，所说方法包括以下步骤：

为该辐射通量偏振栅格定义一组变量，其中所说的一组变量至少包括下列变量中的一个：水平截流角度、垂直截流角度、从辐射源到栅格前部的距离、从栅格前部到栅格后部的距离、从偏振截流栅格后部到物体靶面的距离、物体靶栅格材料的密度、栅格的十分之一衰减值厚度、物体靶尺寸、截流栅格的高度。垂直辐射源长度、和水平辐射源长度；

设定一个平面高度；

设定进入物体靶点的距离；

设定平行于物体表面靶点的距离；

累积靶点处的剂量率；

判断存在任何其它的平行于物体表面靶点的距离，如果是，返回到设定平行于物体表面靶点距离的步骤，否则继续下一个步骤；

判断存在任何进入物体靶点的距离，如果是，返回到设定进入物体靶点距离的步骤，否则继续以下的步骤；

保持所生成的平面数据；

判断存在任何其它的平面，如果是，返回到设定平面高度的步骤，否则调整所说辐射通量偏振截流栅格的辐射通量分布。

11.如权利要求10所述的用于调整辐射通量的方法，还包括以下步骤：

设定一个辐射源高度点；

设定平行于辐射源表面点的距离；

确定截流板在辐射通量偏振栅格上的位置；

确定击中截流板的辐射路径，并将通过所说截流板的路径衰减乘以衰减因子，或者，如果没有击中路径，则移到下一个截流板；

判断是否存在其它平行于辐射源表面点的距离，如果是，返回到设定平行于辐射源表面点的距离，否则继续下一个步骤；

将所说的累积剂量乘以一个衰减因子；和

生成所说辐射通量偏振栅格的至少一个格胞的全通量图。

12.如权利要求10所述的用于调整辐射通量的方法，还包括以下步骤：

用无限小的因子定义所说变量，从而就象所说的辐射通量偏振栅格中的每个截流板都消失了；

设定辐射源高度点；

设定平行于辐射源表面点的距离；

确定截流板位置；

判断击中截流板位置的辐射路径，并显示一个错误信息，或者，如果没有击中，移动到下一个截流板；

判断是否存在其它的平行于源表面点的距离，如果是，返回到设定平行于辐射源表面点的距离的步骤，否则继续下一个步骤；

判断是否存在其它的辐射源高度点，如果是，返回到设定辐射源高度点的步骤，否则继续下一个步骤；

将所说累积剂量乘以一个衰减因子；和

为至少一个格胞生成通量图。

13.如权利要求11所述的用于调整辐射通量的方法，还包括以下步骤：

利用从所说辐射通量偏振栅格的至少一个格胞数据设定所说的平面高度；

读取进入物体格胞点的距离；

判断是否存在其它进入物体格胞点距离，如果是，返回到设定进入物体格胞点距离的步骤，否则继续下一个步骤；

判断是否存在其它平行于物体表面格胞点距离，如果是，返回到设定平行于物体表面格胞点距离的数据，否则继续以下的步骤；

准直每个格胞点和靶点；

根据所说的每个格胞点在水平方向的位置生成一幅全通量图。

14.如权利要求12所述的用于调整辐射通量的方法，还包括以下步骤：

利用所说至少一个格胞数据设定所说平面高度；

读取平行于物体表面格胞点距离的数据；

读取进入物体格胞点的距离；

判断是否存在其它进入物体格胞点的距离，如果是，返回到设定进入物体格胞点的距离的步骤，否则继续以下的步骤；

判断是否存在平行于物体表面格胞点距离的数据，如果是，返回到设定平行于物体表面格胞点的距离的数据，否则继续以下的步骤；

准直所说的每个格胞点和所说的每个靶点；和

根据所说的每个格胞点的位置生成一幅全通量图。

15.如权利要求14所述的用于调整辐射通量的方法，还包括以下步骤：

利用在包含任何重叠的截流板高度的基础上选择的格胞数据设定所说平面；

判断是否存在其它的具有格胞数据的平面，如果是，返回到所说的设定所说具有格胞数据平面的步骤，否则继续下一个步骤；和

通过沿垂直方向积分所说的平面生成所说辐射源的全通量图。

16.如权利要求13所述的用于调整辐射通量的方法，还包括以下步骤：

利用根据所说截流板高度选择的格胞数据设定所说平面；

判断是否存在其它具有格胞数据平面，如果是，返回到设定所说具有格胞数据平面的步骤，否则继续下一个步骤；和

生成所说辐射源的全通量图。

17.一种制造辐射通量偏振栅格的方法，该栅格包括水平部分和垂直部分，所说方法包括以下步骤：

确定在所说辐射通量偏振栅格中至少两个垂直部分之间的距离；

确定所说辐射通量偏振栅格中所说垂直部分之一的厚度；

确定所说辐射通量偏振栅格的栅格厚度；

选择一种材料用于制造所说的辐射通量偏振栅格；

计算从所说辐射通量偏振栅格的源板中心线到栅格中心线之间的中心线距离；

计算从所说的栅格中心线到选择用来辐照的靶物表面的表面距离；

选择从所说源板中心线到靶物中心线的物体距离；和

制成所说的具有垂直部分和水平部分的辐射通量偏振栅格，所说栅格具有可变间 隔、单元厚度、和栅格角度以偏振辐射通量。

18.如权利要求17所述的制造辐射通量偏振栅格的方法，还包括以下步骤：

从以下材料中选择至少一种作为所说的制造材料：铅、贫化铀和钨。

19.如权利要求18所述的制造辐射通量偏振栅格的方法，还包括以下步骤：

根据下式计算所说距离截流板衰减根据十分之一衰减值厚度计算，其中截流板材料＝铅TVL(铅对于0.662MEV能量的光子的10th.衰减值厚度)＝0.84英寸距离＝光子穿过截流板物质飞行的距离从而：衰减＝10^{-(距离/084)}被辐照物的衰减根据衰减系数和累积率计算，其中

衰减系数＝0.857g/cc＝11.7(g/cc)^-1

被辐照物平均体密度＝g/cc

英寸与厘米的换算关系＝2.54cm/inch从而：

衰减＝0.368^{[(距离)(2.54)(密度/11.7)]}

累积率＝4exp[(.302)(距离)(2.54)(密度/11.7)]

20.如权利要求18所述制造辐射通量偏振栅格的方法，还包括以下步骤：板之间的距离定义为

距离＝宽度/[tan(θ/57.3)]

其中：

宽度＝栅格的前表面与后表面之间的距离(英寸)

θ＝截流角度(度)

总衰减＝(衰减)(累积率)

Ce-137的比伽马常数为：0.32拉德米²/居里小时

其中拉德是物体中吸收剂量的单位(100尔格能量/克)，居里是放射性强度单位(3.7×10¹⁰衰变/秒)。

Images