CN117790279A - 一种用于漏射线测量的平板电离室 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于漏射线测量的平板电离室，涉及电离室的技术领域，包括高压极、收集极、保护极和主体框，主体框内部设置有镂空腔，两片高压极均与主体框的两端面可拆卸连接，镂空腔与高压极形成一密封的电离腔，高压极、收集极和保护极均能够导电，电离腔内设置有保护极，保护极内设置有收集极，收集极与保护极不接触，电缆的外导电层与高压极电连接、屏蔽导电层与保护极电连接、导电芯与收集极电连接。本发明的电离室采用双层平板型结构，可让高压极和收集极的间距缩小，具备ms级别脉冲辐射场探测的能力；采用保护极将高压极和收集极隔离，两级之间不需要太厚的绝缘层，极大地降低了漏电流的产生，使得电离室结构更加简洁。
Description
技术领域
本发明涉及电离室的技术领域，特别是涉及一种用于漏射线测量的平板电离室。
背景技术
随着放射治疗技术的不断发展，放射性治疗在肿瘤治疗方面的成效已成为现代医学检查中一种不可缺少的治疗手段。放射治疗使用的放射源主要有三类：放射性同位素产生的α、β、γ射线；X线治疗机和各类加速器产生的不同能量的X射线；各类加速器产生的电子束、质子束、中子束、负π介子以及其他重离子束等。
医用电子直线加速器是一种产生高能X射线和电子束，用于对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置，由于其适用症广泛，治疗效果好，从而被广泛利用。为减少医用电子直线加速器的故障率及射线泄露，使用剂量仪对医用电子直线加速器进行定期检测显得非常必要。在X光机、医疗诊断、γ辐照装置的应用中，泄露射线对人体健康的危害越来越受到重视，对泄露射线的准确测量、监测和预警是辐照装置安全运行的基本保障。
平板电离室也称X射线探测器，其原理是通过X射线轰击，将空气电离，在高压电场的作用下收集电荷离子，产生微弱电流，进而产生电流信号，对医用电子直线加速器进行质量检测。由于一般常规防护仪表难以同时具备好的能量响应和对脉冲辐射场剂量测量的准确性，再加之其应用成本较高。为了保证人员和工作环境的辐射安全，有必要研制一款用于漏射线测量的平板电离室。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于漏射线测量的平板电离室，以解决上述现有技术存在的问题，使电离室的能量响应好，对脉冲辐射场剂量测量的准确性高。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种用于漏射线测量的平板电离室，包括高压极、收集极、保护极和主体框，所述主体框内部设置有镂空腔，所述高压极和所述收集极均为板状，所述主体框为绝缘材质，两片所述高压极均与所述主体框的两端面可拆卸连接，所述镂空腔与所述高压极形成一密封的电离腔，所述高压极、所述收集极和所述保护极均能够导电，所述电离腔内设置有所述保护极，所述保护极内设置有所述收集极，所述高压极与所述收集极平行设置，所述收集极与所述保护极不接触，电缆的外导电层与所述高压极电连接、屏蔽导电层与所述保护极电连接、导电芯与所述收集极电连接，所述电缆用于与剂量仪连接。
优选的，所述高压极与所述主体框通过螺栓连接，所述主体框的镂空腔一侧还设置有两个通孔，其中一个所述通孔的侧壁上设置有接插件，所述接插件与所述电缆电连接。
优选的，所述主体框的镂空腔内设置有竖直的导电槽，两片所述高压极通过所述导电槽内的导电层电连接，所述通孔与所述镂空腔之间设置有导线槽，所述导线槽上通过螺栓连接有压线板。
优选的，所述保护极包括一对相对贴合的矩形框，所述矩形框的贴合面上相对设置有若干个插接半槽，所述插接半槽能够拼接成插接槽，所述插接槽内插接有绝缘垫片，所述绝缘垫片上连接接有所述收集极，所述收集极与所述矩形框的内壁等间距设置。
优选的，所述主体框的镂空腔内设置有台阶孔，所述保护极卡接于所述台阶孔的台阶上，所述保护极的上方与所述高压极之间设置有压紧框，所述压紧框为绝缘材质，所述压紧框用于压紧所述保护极。
优选的，所述保护极采用空气等效材料，所述保护极的内壁及所述贴合面上均设置有导电层，所述导电层通过压接的方式与所述屏蔽导电层连接。
优选的，所述高压极采用有空气等效材料，组成所述电离腔的高压极的厚度为0.5mm-2mm，所述高压极的所有表面均设置有导电层。
优选的，所述收集极采用空气等效材料，所述收集极厚度为0.5mm-2mm，所述空气等效材料的所有表面均设置有导电层，所述导电层上敷贴有铝箔，所述电缆的导电芯通过导电石墨胶粘接于所述导电层上。
优选的，所述高压极与所述主体框组成的箱体结构的外表面设置有导电层，所述高压极与所述主体框的材质为空气等效材料、金属或者金属合金，所述主体框上下表面设置的所述导电层能够与所述电缆的外导电层连接。
优选的，所述空气等效材料为有机玻璃材料。
优选的，所述导电层为喷涂的石墨。
优选的，所述导电层外设置有保护层，所述保护层为喷涂的油漆。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的电离室采用双层平板型结构，可让高压极和收集极的极板间距缩小，使其收集时间较短，具备ms级别脉冲辐射场探测的能力；采用保护极将高压极和收集极隔离，两级之间不需要太厚的绝缘层，极大地降低了漏电流的产生，使得电离室结构更加简洁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例中用于漏射线测量的平板电离室的爆炸结构图；
图2为本发明实施例中用于漏射线测量的平板电离室的内部结构示意图；
图3为本发明实施例中用于漏射线测量的平板电离室的断面结构示意图；
图4为本发明实施例中主体框的结构示意图；
图5为本发明实施例中用于漏射线测量的平板电离室的原理图；
其中：1-高压极，2-收集极，3-保护极，4-主体框，5-压紧框，6-镂空腔，7-通孔，8-接插件，9-导电槽，10-导线槽，11-压线板，12-螺栓，13-绝缘垫片，14-电离腔，100-用于漏射线测量的平板电离室。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的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。
本发明的目的是提供一种用于漏射线测量的平板电离室，以解决现有技术存在的问题，使电离室的能量响应好，对脉冲辐射场剂量测量的准确性高。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图5所示：本实施例提供了一种用于漏射线测量的平板电离室100，包括高压极1、收集极2、保护极3和主体框4，主体框4内部设置有镂空腔6，高压极1和收集极2均为板状，主体框4为绝缘材质，两片高压极1均与主体框4的两端面可拆卸连接，镂空腔6与高压极1形成一密封的电离腔14(灵敏体积)，高压极1、收集极2和保护极3均能够导电，电离腔14内设置有保护极3，保护极3内设置有收集极2，高压极1与收集极2平行设置，收集极2与保护极3不接触，电缆的外导电层与高压极1电连接、屏蔽导电层与保护极3电连接、导电芯与收集极2电连接，电缆用于与剂量仪连接。其中，高压极1的主要作用是提供电离室的工作电压，并与收集极2形成电场收集电离电荷；收集极2的主要作用是收集电离室由高压极1同收集极2形成的灵敏区域内射线产生的电离电荷；保护极3的主要作用是将高压极1和收集极2进行隔离隔绝高压极1通过绝缘层到收集极2的漏电，保护极3和收集极2等电势，通过屏蔽保护可极大降低各极绝缘层的厚度。
作为一种可选方案，本实施例中高压极1与主体框4通过螺栓12连接，主体框4的镂空腔6一侧还设置有两个通孔7，其中一个通孔7的侧壁上设置有接插件8，接插件8的一端与外接的电源连接、另一端与内部的电缆电连接，两个通孔7均可以用于走线，同时对称设置，可降低实体散射射线对测量的干扰。本实施例中采用双层平板型结构，可让高压极1和收集极4的极板间距缩小，使其收集时间较短，具备ms级别脉冲辐射场探测的能力。
作为一种可选方案，本实施例中主体框4的镂空腔6内设置有竖直的导电槽9，两片高压极1通过导电槽9内的导电层(喷涂的石墨层)电连接，压紧框5、收集极2和保护极3上设置有与导电槽9位置相对的避让槽，避免与高压极1通过导电层导通，连接结构简洁且方便，通孔7与镂空腔6之间设置有导线槽10，导线槽10上通过螺栓12连接有压线板11，无明线设置，可有效保障较大的灵敏体积。
作为一种可选方案，本实施例中保护极3包括一对相对贴合的矩形框，矩形框的贴合面上相对设置有若干个插接半槽，插接半槽能够拼接成插接槽，插接槽内插接有绝缘垫片13，绝缘垫片13上连接接有收集极2，绝缘垫片13的一侧设置有插接槽，收集极2插接于插接槽内进行固定，并与两高压极1平行，收集极2与矩形框的内壁等间距设置。其中，保护极3也可以是一个内设阶梯槽的整体，收集极2通过绝缘垫片13连接于阶梯槽上；收集极2通过绝缘垫片13托举保持平衡与平整，并与保护框之间形成隔离。
作为一种可选方案，本实施例中主体框4的镂空腔内设置有台阶孔，保护极3的下方卡接于台阶孔的台阶上，保护极3的上方与高压极1之间设置有压紧框5，压紧框5为绝缘材质，压紧框5的高度填充了保护极3与高压极1之间的空隙，用于压紧保护极3，进而压紧绝缘垫片13，保障对收集极2稳定支撑。由于电离室设计最关键的是降低漏电和能量响应一致性，为了满足脉冲辐射场的测试需求，还需要考虑电离室的收集时间；电离室收集时间越短，对脉冲信号的响应越快，就可大大降低带电离子符合对测量信号的干扰，提高测量准确度。因此，相对于圆柱形和球形结构，一般平板形电离室极板间距更近，更适合用于探测脉冲辐射场，本实施例采用双层平板型结构，绝缘压紧框5的高度可根据场景中的辐射计量进行设定，以更好适应脉冲辐射场的探测需求。
作为一种可选方案，本实施例中保护极3采用空气等效材料，保护极3的内壁及贴合面上均设置有导电层，导电层通过压接的方式与屏蔽导电层连接，进而实现导通，形成对收集极2和高压极1的隔离。
作为一种可选方案，本实施例中高压极1采用有空气等效材料，组成电离腔的高压极1的厚度为0.5mm-2mm，优选厚度约为1mm，高压极1的所有表面均设置有导电层，与主体框4上的导电层形成屏蔽层的同时也起到导电作用。高压极1内设有位于灵敏区的凹槽，便于应脉冲辐射场的穿透，可使极板更平整，保障有机玻璃固定边缘的厚度，不至于太薄形变。
作为一种可选方案，本实施例中收集极2采用空气等效材料，收集极2厚度为0.5mm-2mm，优选厚度约为1.5mm，保障辐射穿透力和能量响应好，空气等效材料的所有表面均设置有导电层，导电层上敷贴有铝箔，贴铝箔与石墨材料一起可改善电离室极板材料的不完全空气等效性，通过吸收和散射改善能量响应，可达到能量响应一致性的目的，电缆的导电芯通过导电石墨胶粘接于导电层上，也可以采用其他连接方式，比如安装接插件8等。
作为一种可选方案，本实施例中高压极1与主体框4组成的箱体结构的外表面设置有导电层，在电离室的箱体外表面均匀喷涂石墨导电层，并使导电层与高压极1相连作为屏蔽层，可有效降低外界电磁场对测量信号的干扰，提高了测量稳定性。高压极1与主体框4的材质为空气等效材料、金属或者金属合金，主体框4上下表面设置的导电层能够电缆的外导电层连接。两片高压极1通过内部导线连接且通过螺钉与主体框4压紧，高压极1与主体框4上的导电层因接触而实现导通，而主体框4上下表面的石墨导电层与外部接插件8的最外层连接，进而使两片高压极1均能与剂量仪电连接。
作为一种可选方案，本实施例中空气等效材料为有机玻璃材料；导电层为喷涂的石墨。机玻璃材料和石墨作为空气等效材料，是一种电离室制作的优良材料，对初级辐射与空气具有近似相同的吸收系数、并对次级电子具有近似相同的原子阻止本领，且物理特性坚固、耐用、稳定。
作为一种可选方案，本实施例中导电层外设置有保护层，保护层为喷涂的油漆，可有效防止石墨层划伤。
本实施例的用于漏射线测量的平板电离室100的具体工作原理如下：电离室是以空气做为介质并工作于饱和区的气体探测器，当被测粒子通过探测器灵敏体积的工作介质时，通过库仑散射使得工作介质原子中的电子产生电离直接形成电荷。电离产生的电子和正离子便分别顺着或者逆着空间电场方向，向相反的方向运动，最后被收集极2收集下来。其中，与记录仪器相连的一个电极叫收集极2(中心电极)，它通过负载电阻接地；另一个电极则加上数百至数千伏电压，叫高压极1(阳极)；在收集电极和高压电极之间还有一个保护极3(保护环)，其电位与收集电极相同，保护环与高压极1和收集极2之间通过绝缘体隔开。保护环的作用是使从高压电极到地的漏电电流不通过收集电极，并使收集电极边缘的电场不被畸变而保持均匀，这样可使电离室有明确的灵敏体积。如果没有复合和扩散的损失，在灵敏体积内形成的全部离子对都将被高压极1和收集极2两电极收集，在电子平衡条件下，射线辐射在空腔中的能量沉积几乎都用于激发空腔中气体分子的电离，而电离室输出的电离电荷是空腔中气体分子电离所产生的全部电荷电量，因此可通过记录仪器检测电缆上的电流，再转换为数字参数，就能得知辐射场的剂量。本实施例实现了宽的能量响应具有良好一致性、低漏电、响应时间短等关键技术指标。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：包括高压极、收集极、保护极和主体框，所述主体框内部设置有镂空腔，所述高压极和所述收集极均为板状，所述主体框为绝缘材质，两片所述高压极均与所述主体框的两端面可拆卸连接，所述镂空腔与所述高压极形成一密封的电离腔，所述高压极、所述收集极和所述保护极均能够导电，所述电离腔内设置有所述保护极，所述保护极内设置有所述收集极，所述高压极与所述收集极平行设置，所述收集极与所述保护极不接触，电缆的外导电层与所述高压极电连接、屏蔽导电层与所述保护极电连接、导电芯与所述收集极电连接，所述电缆用于与剂量仪连接。
2.根据权利要求1所述的用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：所述高压极与所述主体框通过螺栓连接，所述主体框的镂空腔一侧还设置有两个通孔，其中一个所述通孔的侧壁上设置有接插件，所述接插件与所述电缆电连接。
3.根据权利要求2所述的用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：所述主体框的镂空腔内设置有竖直的导电槽，两片所述高压极通过所述导电槽内的导电层电连接，所述通孔与所述镂空腔之间设置有导线槽，所述导线槽上通过螺栓连接有压线板。
4.根据权利要求1所述的用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：所述保护极包括一对相对贴合的矩形框，所述矩形框的贴合面上相对设置有若干个插接半槽，所述插接半槽能够拼接成插接槽，所述插接槽内插接有绝缘垫片，所述绝缘垫片上连接接有所述收集极，所述收集极与所述矩形框的内壁等间距设置。
5.根据权利要求1所述的用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：所述主体框的镂空腔内设置有台阶孔，所述保护极卡接于所述台阶孔的台阶上，所述保护极的上方与所述高压极之间设置有压紧框，所述压紧框为绝缘材质，所述压紧框用于压紧所述保护极。
6.根据权利要求4所述的用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：所述保护极采用空气等效材料，所述保护极的内壁及所述贴合面上均设置有导电层，所述导电层通过压接的方式与所述屏蔽导电层连接。
7.根据权利要求1所述的用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：所述高压极采用有空气等效材料，组成所述电离腔的高压极的厚度为0.5mm-2mm，所述高压极的所有表面均设置有导电层。
8.根据权利要求1所述的用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：所述收集极采用空气等效材料，所述收集极厚度为0.5mm-2mm，所述空气等效材料的所有表面均设置有导电层，所述导电层上敷贴有铝箔，所述电缆的导电芯通过导电石墨胶粘接于所述导电层上。
9.根据权利要求1所述的用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：所述高压极与所述主体框组成的箱体结构的外表面设置有导电层，所述高压极与所述主体框的材质为空气等效材料、金属或者金属合金，所述主体框上下表面设置的所述导电层能够与所述电缆的外导电层连接。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的用于漏射线测量的平板电离室，其特征在于：所述空气等效材料为有机玻璃材料，所述导电层为喷涂的石墨，所述导电层外设置有保护层，所述保护层为喷涂的油漆。
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| CN (1) | CN117790279A (zh) |
-
2023
- 2023-12-14 CN CN202311720122.3A patent/CN117790279A/zh active Pending
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