CN206038919U - 一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于剂量计校准技术领域，公开了一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置。该照射装置包括照射系统、定位系统、传输系统及控制系统；其中照射系统、定位系统与传输系统位于同一个外壳内，照射系统位于传输系统的上方，定位系统位于传输系统的一侧；所述控制系统包括计算机、PLC专用控制器、定位传感器、照射控制器，其中计算机和PLC专用控制器可单独实现对γ射线照射装置的控制，自动实现热释光个人剂量计的定位、传输与照射。该γ射线照射装置。该装置具有校准效率高、校准场地要求低、自屏蔽效果好且能实现自动化校准优点。

Description

一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置

技术领域

本实用新型属于剂量计校准技术领域，具体涉及一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置。

背景技术

核电站在运行过程中需要大量X、γ辐射监测仪表，主要包括区域监测、工艺辐射监测、排出物辐射监测和个人剂量监测等，其中放射性工作人员的个人剂量监测工作是一项重要的任务。随着核能和平利用的迅速发展，从事职业放射性的工作人员日益增多，为确保工作人员的安全，国际放射防护委员会(ICRP)曾推荐了个人年剂量限值，即辐射工作人员在一年的工作周期内，每一单次允许受照剂量累积的最大值。热释光个人剂量计是测量放射性工作人员所受剂量的重要手段，热释光个人剂量计(内含热释光剂量片)以及与其配套的退火炉、读出仪等一并组成的热释光个人剂量测量装置作为电离辐射计量保障领域重要的测量仪器设备，可定量给出一个监测周期内工作人员所受到的辐射剂量的值。为了保证量值准确和可溯源性，国家计量检定规程要求热释光个人剂量计必须定期校准检定(周期通常为1年)。

热释光个人剂量计必须定期校准检定才能保证其量值准确，目前国内的通用做法是将热释光个人剂量计送往标准实验室进行校准，目前普遍采用“准直场”法对个人剂量计进行校准。所谓“准直场”法是利用参考仪器对γ射线照射装置提供的辐射场中某一点的剂量率进行标定，并对放射源的半衰期进行修正。在辐射场中某检验点剂量率已知的情况下，仪器的校准因子N_I可用下式得到：

上式中N_I为被校仪器的校准因子(无量纲)；M_I为被校仪器的测量值；为剂量率的约定真值。参考辐射场是热释光个人剂量计开展计量检定校准工作的必备条件，γ射线辐照装置(内置¹³⁷Cs或⁶⁰Co放射源)是产生参考辐射场的重要设备。γ射线辐照装置同刻度车、控制系统、视频监视系统和安全连锁系统共同组成校准实验室。校准过程中利用照射装置提供参考辐射，通过调整热释光个人剂量计到放射源之间的距离来获取所需的剂量率。不同位置的剂量率由传递仪表测量并溯源到国家基准，热释光个人剂量计到放射源之间的距离可以由刻度车进行精确定位。所有校准设备由控制台进行远程控制和监控。

现有热释光个人剂量计校准手段存在一定的缺陷。首先，热释光个人剂量计使用数量庞大，采用“准直场”法校准需要工作人员手动摆放热释光个人剂量计，校准工作效率低下。其次，“准直场”法对实验室屏蔽条件具有严格的要求，实验室应具备足够厚的墙体防止照射过程中电离辐射泄漏对周围环境和人员产生危害。最后，“准直场”法对实验室面积具有严格的要求，实验室面积一般在80平方米左右。

基于“准直场”法存在的缺点，需要发展自屏蔽式γ射线照射装置实现热释光个人剂量计的自动照射，从而大大提高校准效率。由于照射装置采用自屏蔽式一体化设计，因此对于实验室的屏蔽设施和面积没有特殊要求。

实用新型内容

(一)实用新型目的

根据现有技术所存在的问题，本实用新型提供了一种对热释光个人剂量计校准效率高、校准场地要求低、自屏蔽效果好且能实现自动化校准的γ射线照射装置。

(二)技术方案

为了解决现有技术所存在的问题，本实用新型提供的技术方案如下：

一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置，该照射装置包括照射系统、定位系统、传输系统及控制系统；其中照射系统、定位系统与传输系统位于同一个外壳内，照射系统位于传输系统的上方，定位系统位于传输系统的一侧；

所述照射系统包括放射源、放射源腔、照射腔、钨合金衰减器、钨合金衰减器驱动装置及铅屏蔽体，其中钨合金衰减器驱动装置包括驱动电机和驱动杆；所述放射源、放射源腔、照射腔、钨合金衰减器均位于铅屏蔽体内，钨合金衰减器驱动装置位于铅屏蔽体上方且通过该驱动装置下方的驱动杆与钨合金衰减器连接；放射源腔和照射腔连通且几何中心位于同一条水平线上，放射源置于放射源腔内，热释光个人剂量计置于照射腔内，所述钨合金衰减器为平板结构，其是由钨合金驱动装置驱动其上下移动，使钨合金衰减器位于或驱离放射源和照射腔之间的照射通道内，以提供不同强度的辐射；

所述定位系统为多盘定位系统，其包括多个单盘、多盘驱动电机及升降传送带，其中单盘按照从上到下的顺序安装在升降传送带上，升降传送带上有安装有定位销，用于固定单盘；单盘的结构为抽屉式，抽屉式结构的内侧平行放置多个热释光个人剂量计，每个热释光个人剂量计内置2-4片热释光片；多盘驱动电机用于驱动升降传送带，以实现单盘的上下移动；

所述传输系统包括横向驱动电机、纵向驱动电机、识别装置及单盘滑轨，所述横向驱动电机驱动最下方的单盘至单盘滑轨上，单盘再在纵向驱动电机驱动下上升至识别装置处；其中识别装置为激光扫描仪，其功能是快速扫描单盘内的热释光个人剂量计，根据预先设定的参数确定照射时间，单盘内的单个热释光个人剂量计被传送至照射腔内的固定照射位置，进行照射。

所述控制系统包括计算机、PLC专用控制器、定位传感器、照射控制器，其中计算机和PLC专用控制器可单独实现对γ射线照射装置的控制，自动实现热释光个人剂量计的定位、传输与照射。

优选地，所述定位传感器与定位系统、传输系统连接，用于确定热释光个人剂量计的传输和定位。

优选地，所述照射控制器与照射系统连接，其包括输入开关量的读取和输出控制，以及高速脉冲的读取和输出控制，用以热释光个人剂量计的精确运行和定位功能。

优选地，所述γ射线照射装置上还设置有急停开关，触发该开关，传输系统则会将位于照射腔内的热释光个人剂量计输运至单盘，同时启动钨合金衰减器驱动装置。

(三)有益效果

本实用新型提供的用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置，该照射装置的照射系统、定位系统、传输系统及控制系统为一体化设计，与传统的“准直法”相比，对实验室面积要求大大减小，从约80m²减小到5m²，该一体化设计和控制系统还提升了热释光个人剂量计的校准效率、降低了校准成本。另外，该γ射线照射装置采用“自屏蔽式”，即在照射过程中不会对周围环境造成辐射剂量，对实验室无附加屏蔽要求。

附图说明

图1是本实用新型提供的用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置的示意图；其中1是铅屏蔽体；2是放射源；3是钨合金衰减器驱动装置；4是照射腔；5是识别装置；6是单盘；7是纵向驱动电机；8是横向驱动电机；9是多盘驱动电机；10是多盘定位系统；11是放射源腔；12是钨合金衰减器；13是外壳。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例1

一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置，该照射装置包括照射系统、定位系统、传输系统及控制系统；其中照射系统、定位系统与传输系统位于同一个外壳13内，照射系统位于传输系统的上方，定位系统位于传输系统的一侧；

所述照射系统包括放射源2、放射源腔11、照射腔4、钨合金衰减器12、钨合金衰减器驱动装置3及铅屏蔽体1，其中钨合金衰减器驱动装置3包括驱动电机和驱动杆；所述放射源2、放射源腔11、照射腔4、钨合金衰减器12均位于铅屏蔽体内1，钨合金衰减器驱动装置3位于铅屏蔽体1上方且通过该驱动装置下方的驱动杆与钨合金衰减器12连接；放射源腔11和照射腔4连通且几何中心位于同一条水平线上，放射源2置于放射源腔11内，热释光个人剂量计置于照射腔4内，所述钨合金衰减器12为平板结构，其是由钨合金驱动装置3驱动其上下移动，使钨合金衰减器12位于或驱离放射源和照射腔之间的照射通道内，以提供不同强度的辐射；

所述定位系统为多盘定位系统，其包括多个单盘6、多盘驱动电机及升降传送带，其中单盘按照从上到下的顺序安装在升降传送带上，升降传送带上有安装有定位销，用于固定单盘；单盘的结构为抽屉式，抽屉式结构的内侧平行放置多个热释光个人剂量计，每个热释光个人剂量计内置2-4片热释光片；多盘驱动电机用于驱动升降传送带，以实现单盘的上下移动；

所述传输系统包括横向驱动电机8、纵向驱动电机7、识别装置5及单盘滑轨，所述横向驱动电机8驱动最下方的单盘至单盘滑轨上，单盘内的热释光个人剂量计再在纵向驱动电机7驱动下上升至识别装置5处；其中识别装置5为激光扫描仪，其功能是快速扫描单盘内的热释光个人剂量计，根据预先设定的参数确定照射时间，单盘内的热释光个人剂量计被传送至照射腔内的固定位置，进行照射。

所述控制系统包括计算机、PLC专用控制器、定位传感器、照射控制器、输运控制器，其中计算机和PLC专用控制器可单独实现对γ射线照射装置的控制，自动实现热释光个人剂量计的定位、传输与照射。

所述照射控制器与照射系统连接，其包括输入开关量的读取和输出控制，以及高速脉冲的读取和输出控制，用以热释光个人剂量计的精确运行和定位功能。

所述γ射线照射装置上还设置有急停开关，触发该开关，传输系统则会将位于照射腔内的热释光个人剂量计输运至单盘，同时启动衰减器驱动装置。

本申请提供的γ射线照射装置人机交互界面由计算机和PLC专用控制两部分组成，计算机与PLC专用控制界面是并行控制方式，他们均可对照射装置进行单独控制，互相不影响。本系统的控制逻辑采用西门子PLC实现，计算机与PLC专用控制界面只实现操作和显示终端的功能，因此任何操作在两个控制终端上均能实时显示，且两个终端均能实现系统的各种操作。定位传感器与定位系统、传输系统连接，用于确定热释光个人剂量计的传输控制和定位。

由照射控制器对照射时间进行控制，输运控制器对热释光个人剂量计的储存、输运和识别进行控制；这两个控制器再通过RS485通信与PLC专用控制器和计算机通讯，实现整个系统的功能。其中照射控制包括输入开关量的读取和输出控制，以及高速脉冲的读取和输出控制，用以单个热释光个人剂量计的精确运行和定位功能；RS485通信主要实现控制器与控制界面和计算机之间的数据传递。专用控制器和计算机通过RS485通信向两台控制器传递控制命令实现对照射系统和传输系统的控制，并对系统状态实时反馈显示；PLC专用控制器是一个独立于计算机可与进行RS485通讯，有独立的显示部件的硬件系统；计算机控制则通过软件编程实现。PLC专用控制器与计算机控制程序实现控制终端的双重备份，可以分别单独进行控制。

利用本实用新型提供的照射装置对热释光个人剂量计进行校准时，先利用指型电离室对照射腔位置处的剂量率进行测量，再根据拟照射剂量，确定实际照射时间t。通过运输系统将单个热释光个人剂量计经过识别装置送往照射腔，从识别装置输运至照射腔的时间为Δt，照射完成后，单个热释光个人剂量计从照射腔返回至识别装置的时间同样为Δt，则设定照射时间T＝2Δt+t。

照射装置醒目位置设置有急停开关，一旦触发该开关，TLD转运系统立即将位于照射腔内的单个热释光个人剂量计输运至单盘，进而将单盘输运至多盘定位系统，同时启动钨合金衰减器驱动装置。

在照射腔中照射位置处空气比释动能率已知的情况下(由指型电离室测量得出)，热释光个人剂量计的校准因子N_I可用下式得到：

(2)式中N_I为被校热释光个人剂量计的校准因子(无量纲)；M_I为被校热释光个人剂量计的测量值(单位：mGy)；为空气比释动能率的约定真值(单位：mGy/h)，(T-2Δt)为实际照射时间。

表1 热释光个人剂量计校准实验数据

表1中为4组热释光个人剂量计在该照射装置中的校准数据，利用该装置能够较好的解决大批量热释光个人剂量计的自动校准难题，节省了大量的人力资源及实验室资源。

Claims (4)

1.一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置，其特征在于，该照射装置包括照射系统、定位系统、传输系统及控制系统；其中照射系统、定位系统与传输系统位于同一个外壳内，照射系统位于传输系统的上方，定位系统位于传输系统的一侧；

所述照射系统包括放射源、放射源腔、照射腔、钨合金衰减器、钨合金衰减器驱动装置及铅屏蔽体，其中钨合金衰减器驱动装置包括驱动电机和驱动杆；所述放射源、放射源腔、照射腔、钨合金衰减器均位于铅屏蔽体内，钨合金衰减器驱动装置位于铅屏蔽体上方且通过该驱动装置下方的驱动杆与钨合金衰减器连接；放射源腔和照射腔连通且几何中心位于同一条水平线上，放射源置于放射源腔内，热释光个人剂量计置于照射腔内，所述钨合金衰减器为平板结构，其是由钨合金驱动装置驱动其上下移动，使钨合金衰减器位于或驱离放射源和照射腔之间的照射通道内；

所述定位系统为多盘定位系统，其包括多个单盘、多盘驱动电机及升降传送带，其中单盘按照从上到下的顺序安装在升降传送带上，升降传送带上有安装有定位销，用于固定单盘；单盘的结构为抽屉式，单盘内侧平行放置多个热释光个人剂量计，每个热释光个人剂量计内置2-4片热释光片；多盘驱动电机用于驱动升降传送带，以实现单盘的上下移动；

所述传输系统包括横向驱动电机、纵向驱动电机、识别装置及单盘滑轨，所述横向驱动电机驱动最下方的单盘至单盘滑轨上，单盘再在纵向驱动电机驱动下上升至识别装置处；其中识别装置为激光扫描仪；

所述控制系统包括计算机、PLC专用控制器、定位传感器、照射控制器。

2.根据权利要求1所述的一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置，其特征在于，所述定位传感器与定位系统、传输系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置，其特征在于，所述照射控制器与照射系统连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于热释光个人剂量计校准的γ射线照射装置，其特征在于，所述γ射线照射装置上还设置有急停开关。