CN201392401Y

CN201392401Y - 基于三基色原理液体化学辐射剂量计

Info

Publication number: CN201392401Y
Application number: CN200920066735U
Authority: CN
Inventors: 李�雨; 刘松彦; 李智恒
Original assignee: Second Military Medical University SMMU
Current assignee: Second Military Medical University SMMU
Priority date: 2009-01-12
Filing date: 2009-01-12
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2019-01-12

Abstract

一种基于三基色原理的液体化学辐射剂量计，由二者之间并无直接物理连接的液体化学辐射探头和测量处理装置两部分组成，液体化学辐射探头由密闭的外壳及其包含的化学溶液构成；测量处理装置由外壳、光线发射器、测试管固定装置、含有一个三基色色度传感器模块的光线接收器、带有模数转换功能的微处理器、显示器和键盘构成；带有模数转换功能的微处理器通过其输入/输出口与显示器和键盘连接，并通过其模数转换输入口与光线接收器连接；测试管固定装置位于光线发射器和光线接收器之间。该仪器用于辐射加工，医疗照射，核事故应急等辐射剂量的探测，准备简便，分析快速，价格低廉，使用维护成本低，适合多种场合使用，是一种具有推广前景的仪器设备。

Description

基于三基色原理液体化学辐射剂量计

技术领域

本实用新型涉及一种辐射剂量测试仪，特别是涉及一种基于红绿蓝三基色测量原理测定各种辐射剂量参数的液体化学辐射剂量计。

背景技术

辐射计量是发展国民经济重要有效的质量控制手段，辐射剂量控制涉及许多新兴学科和研究生产行业，涉及医疗、药品和医疗器械消毒灭菌、高分子材料的改性等许多领域，鉴于辐射剂量学的重要性，国际原子能机构(IAEA)于1977年就制定了有关辐射剂量学标准的发展计划，这个计划包括了γ射线和电子辐射从10Gy到100kGy广泛的剂量范围，共资助了34个高剂量剂量计研究项目，已取得了显著的成果。

我国辐射剂量学是一个新兴的专业领域，几乎全部测量原理和方法都是在国外首次建立，成熟后由国际行业机构介绍给国内，近年在国外出现的一些新技术和材料配方保密，使得我国不得不受制于人高价采购。更多具体从事辐射加工的单位，不仅缺少专门从事辐射加工剂量学工作的专业人员，也缺少适用我国实际情况的技术手段。如何尽快拿出大多数单位能够接受的，简单快速较为准确的辐射剂量测量体系，是辐射加工剂量学工作者面对的一项紧迫任务。

三种常规工作剂量计(电离室型剂量计、固体剂量计和液体化学剂量计)中，辐射加工单位采用液体化学剂量计为多。这主要是因为液体化学剂量测量体系灵敏度较高，其探头部分制备容易，操作简便，价格低廉，可以小型化。它无需电缆联接，将其与被辐照产品放在一起即可进行多种复杂条件下的剂量测量，很适合常规剂量和大量数据一次性给出的需要。还由于液体化学剂量计体系的主要成分是水，所以比较容易解决组织等效问题，直接得到水的吸收剂量在医学生物学领域尤为重要。

目前使用的液体化学辐射剂量计存在不足之处，首先是辐射加工涉及一个很宽的剂量范围，从10Gy～5×10K Gy或更大。Fricke剂量计，重铬酸盐剂量计.Ce⁴⁺-Ce³⁺剂量计等只是有限地覆盖了部分剂量范围；其次是目前国内外在辐射加工领域中使用的液体剂量测量体系，基本上都是以分光光度分析法为基础，仪器性能直接影响测量体系给出吸收剂量的精确度，波长的准确性、重复性，吸收值测量的准确性和精度，以及杂散光的影响等仪器性能参数，均对辐射加工剂量学的测量精度有着直接关系。分光光度计样品杯处的恒温装置也是十分重要的附件之一，无恒温附件的仪器通常都要进行严格的温度测量和修正，目前国产仪器的分析测量过程比较繁杂，往往难以达到预期的精度，进口仪器的价格通常要高出数倍或十几倍。更重要的是这样的方法是用一个特定的波长光线来分析一个特定单质物质溶液的吸光度来推算辐射剂量，无法分析多色彩的复杂变化，所以能够满足这样分析条件的溶质种类并不多。

由一些隐色的染料衍生物会发生辐射变色反应，由此形成的辐射变色膜产品系列具有线性响应吸收剂量的特点，可用于测量各种辐射源的剂量，包括高能质子、高能电子、γ射线和X射线等。由于具有稳定耐用、制备简单、分析方便等优点，辐射变色膜在工业和放射医疗中的应用越来越广泛，实际应用中，由于人眼对色调敏感程度的差异以及光线的强弱不同，受环境因素和人为因素影响较大，剂量精确判读仍然不够理想，影响其进一步使用。还有更多的物质溶液在受照射后发生非单一色彩的变化，这样的变化和辐射剂量相关，值得注意的是，近年已经有研究显示一些化学物质体系在相当小的剂量范围内可以呈现非单一色彩变化，故基于三基色原理定量水平的液体化学辐射剂量计具有相当理论和实践意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于三基色原理快速、简便、准确的液体化学辐射剂量计，以克服现有技术中的上述不足。

为达到上述目的，本实用新型是这样实现的：一种基于三基色原理的液体化学辐射剂量计，由液体化学辐射探头和测量处理装置两部分组成，其特征在于液体化学辐射探头和测量处理装置是二者之间并无直接物理连接的单体；液体化学辐射探头由密闭的耐辐射外壳及其包含的化学溶液构成；测量处理装置由外壳、光线发射器、测试管固定装置、光线接收器、带有模数转换功能的微处理器、显示器和键盘构成；光线发射器含有一个白炽灯或LED白光发光管，光线接收器含有一个三基色色度传感器模块，带有模数转换功能的微处理器通过其输入/输出口与显示器和键盘连接，带有模数转换功能的微处理器通过其模数转换输入口与光线接收器连接；测试管固定装置位于光线发射器和光线接收器之间。液体化学辐射探头可以是一个或多个。

本实用新型三基色原理液体化学辐射剂量计是通过将化学剂量剂探头置于各种电离辐射场接受照射，使探头中化学溶液体系发生颜色变化，再利用测量处理装置的高分辨率的三基色探测分析功能进行检测计算得出辐射剂量的仪器装置。

附图说明

图1.基于三基色原理液体化学辐射剂量计结构框图

图2.基于三基色原理液体化学辐射剂量计制作流程图

具体实施方式：

图1是基于三基色原理液体化学辐射剂量计结构框图，概括其结构和功能分布来说，该仪器由液体化学辐射计探头和测量处理装置两部分组成，二者之间并无直接物理连接。将本实用新型的一个或多个液体化学辐射探头放置于辐射场所需位置受待测的不同种类和剂量射线照射，导致其中化学溶液发生颜色变化；将这些接受照射后颜色变化的化学溶液转入本实用新型检测处理装置部分的专用测试管(或者将探头直接置入本实用新型检测处理装置测试管固定装置中)，高集成高灵敏度的红绿蓝三基色色度传感器模块接受辐射变色溶液的信息，依次经过信号处理装置、微处理器及内部硬标样并自动校正测量装置，信号探测装置包括缩微的前置放大器，采用了特殊算法的补偿技术放大器；根据预设的不同种类化学剂量剂探头成分和辐射剂量的量效关系标准曲线，与待测样品参照得出辐射剂量信息，由显示器显示并可以连接其他外设设备，用本实用新型完成辐射剂量的测定目的。

图2显示基于三基色原理液体化学辐射剂量计制作流程图，具体实施内容和方法如下：

液体化学辐射剂量计探头是由密闭的耐辐射外壳及其包含的特殊化学溶液构成。

探头包壳涉及外形的设计制作，其形状、容量、材质及其使用前处理程序，通常采用的液体化学辐射探头是普通的塑料可密封试管商品，材质安全，来源广泛，适用性强，使用方便，可以循环使用。

剂量计化学溶液配方的筛选确定：从辐射呈色剂和辐射脱色剂两个方向进行筛选，其色度变化与辐射剂量的关系，相关影响因素(纯度，浓度，温度，时间等)；溶剂的选择(种类，纯度，添加剂，PH值等)；溶液的配制操作方法及误差控制，辐照结束至仪器分析之间的时间。

这种特定的溶液具有辐射种类和辐射剂量测定范围相关性，可以是任何在辐射作用下发生颜色变化的液体体系。化学成分经过认真实验筛选，安全无毒。色彩变化与待测辐射种类和剂量具有稳定灵敏的反应关系，溶质溶剂种类多，研究筛选前景十分广阔，简便。辐射探头内含的物质溶液可以是单质溶液也可以是复合体系，该溶液受照射后的颜色变化可以是单一颜色变化也可以是多种颜色变化。

例如使用一种红色化学染料溶液装填的化学剂量剂探头接受不同剂量的⁶⁰Coγ射线照射，受照射溶液在数千Gy照射剂量范围内，发生了胭红-紫-橙黄不同颜色依次变化。这样不同颜色变化用传统的分光光度方法很难进行分析处理，而使用本实用新型设备则非常迅速读取到三基色变化的精确数值，由此可以迅速获得辐射剂量的数值。

再如应用另外一种化学溶液复合体系装填的化学剂量剂探头，内含有对电离辐射敏感的高分子化合物，氨类成分，呈色剂以及有机溶剂和无机溶剂，这种溶液在电离辐射作用下发生浅淡粉红至艳红变化，灵敏度很高，可以检测低剂量电离辐射。

测量处理装置包括外壳、光线发射器、测试管固定装置、光线接收器、带有模数转换功能的微处理器、显示器和键盘，光线发射器含有一个白炽灯或LED白光发光管，光线接收器含有一个三基色色度传感器模块，含有模数转换功能的微处理器通过其输入/输出口与显示器和键盘连接，含有模数转换功能的微处理器通过其模数转换输入口与光线接收器连接。

测量处理装置电路工作原理是：光线发射器发出一束全谱白光，经过测试管中的被测化学溶液后进入光线接收器，将光线信号转换成三路分别代表红、绿、蓝三基色的光线强的电压信号，进入含有型号为TLC2543或AD375或AD5210或AD571的芯片模数转换器的模数转换输入口，变成数字信号，进入含有HT46系列或三菱3850系列微处理器处理后得出被测液体的各种参数，收集处理各种实验条件下色度数据，计算机软件分析红绿蓝数值变化规律与照射剂量之间的关系，转换和计算公式中某些重要参数的实验测定，拟合标准曲线，编制相应计算机程序，实现读取装置应用于实际辐射剂量检测。通过含有型号为JHD12864C或MDLS40466或MDLS20188的液晶显示模块显示操作界面，还可通过USB接口转换器与上位机通讯，进一步完善该液体化学辐射剂量测试仪的功能。该测量处理装置功能类似色度测量仪，可以迅速将任何一个色彩解析成为红绿蓝三种颜色的数值，也就意味着辐射导致的颜色变化的剂量效应可以同时用红绿蓝三种颜色的数值变化曲线来表述，常用的分光光度计则很难进行这样的数据处理。

本实用新型的液体化学辐射剂量计采用全光谱的白炽灯或LED白光发光管作为光线发射器，采用三基色色度传感器模块作为光线接收器，克服了其它光电比色测试仪需采用多个单色发光管和多个光线传感器对可测参数的限制，在简化电路和结构设计的同时，扩大了光谱的测试范围，采用了无参比电子读数技术，不会因环境因素而产生漂移和系统误差，提高了仪器的准确性和适用性，三基色测量和处理功能仍在不断的改进完善。

本实用新型的液体化学辐射剂量计对于每一种射线都有预先准备的探头，根据辐射导致探头的红绿蓝色彩数值变化，计算机处理拟合三基色标准曲线。根据测试射线的种类和剂量范围预先在测量处理装置内设置相应的对照参数，与实测样本数据对照，实现对辐射变色样本的辐射剂量判定。与国家辐射剂量传递系统规定的常规化学辐射剂量计方法(分光光度计原理测定硫酸亚铁，重铬酸钾等物质溶液的特定波长吸光度)或者其他方法进行比照标定，以确保仪器读数准确可靠。实际工作中可根据工作需要，与法定标准辐射测量方法进行相应的对比修正。

实施例1.以辐射加工测定被照射物品γ射线受照射剂量为例，结合具体操作介绍本实用新型的使用方法：

步骤1：液体化学辐射探头制备及其排布

按工作目的需求选择适用不同剂量测量范围的最佳液体辐射化学试剂成分，按照预定成熟方案制备辐射化学剂量剂溶液，选择合适质材的容器分装溶液后密封，至此液体化学辐射探头制备完毕。按照工作需要将此探头排布于待测物品的不同空间位置，进入辐射场接受γ射线照射。受照完毕将辐射化学剂量剂溶液样品分装于仪器测试管待用。

步骤2：样品的测量

打开电源开关，此时液晶显示屏显示两行出现的菜单，分别代表4种不同的操作，分别进入其中的任意一项操作，选定<测试>键仪器进入测试功能，选定要测试的项目参数<γ射线>，按下确认键，将校准试管插入后盖上遮光罩，校正完成。

将已含有受照射化学剂量剂溶液样品的测试管拭干后插入测试孔内，盖上遮光罩按下确认键，液晶显示屏出现测试结果。

用上述方法还可测定X线和电子加速器的辐射剂量。

本辐射液体化学剂量计具有较宽的测定范围和较小的检出限，其参数技术指标如下：

序号	参数名称	参数符号	测定范围(Gy)	检出限(Gy)	制备好的辐射化学试剂溶液有效期(月)
序号	参数名称	参数符号	测定范围(Gy)	检出限(Gy)	制备好的辐射化学试剂溶液有效期(月)	1	γ射线	D1	10²～10⁶	10²	3

2	X线	D2	10³～10⁶	10³	3
2	X线	D2	10³～10⁶	10³	3	3	γ、X线	D3	10～100	5	3

本实用新型基于三基色原理液体化学辐射剂量计无论从显色化学液体的成分和检定原理和方法都区别传统分光光度法化学辐射剂量计。具有体积小、重量轻、操作简单、携带方便的特点。主要用于辐射加工，医疗照射，核事故应急等辐射剂量的探测，准备简便，分析快速，价格低廉，使用维护成本低，适合多种场合使用，是一种具有推广前景的仪器设备。

Claims

1.一种基于三基色原理的液体化学辐射剂量计，由液体化学辐射探头和测量处理装置两部分组成，其特征在于液体化学辐射探头和测量处理装置是二者之间并无直接物理连接的单体；液体化学辐射探头由密闭的耐辐射外壳及其包含的化学溶液构成；测量处理装置由外壳、光线发射器、测试管固定装置、光线接收器、带有模数转换功能的微处理器、显示器和键盘构成；光线发射器含有一个白炽灯或LED白光发光管，光线接收器含有一个三基色色度传感器模块，带有模数转换功能的微处理器通过其输入/输出口与显示器和键盘连接，带有模数转换功能的微处理器通过其模数转换输入口与光线接收器连接；测试管固定装置位于光线发射器和光线接收器之间。

2.根据权利要求1所述的一种基于三基色原理的液体化学辐射剂量计，其特征在于所述的液体化学辐射探头是一个或多个。