专利名称：基于全波谱原理化学辐射剂量计及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种化学辐射剂量计及其检测方法，尤其是一种基于全波谱原理的化学辐射剂量计及其检测方法。
背景技术：
辐射计量是发展国民经济和国防建设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。随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，使用波谱测量仪器成为对产品进行客观评价的主要手段之一。传统光谱分析设备由于具有光栅、镜片等活动部件，对使用的条件和环境有着苛刻的要求。新技术通过光子晶体多异质结结构，设计具有平缺陷态的光子晶体异质结构，消除一般光子晶体异质结构滤光片的蓝移效应，使光谱设备可以抛弃准直光路部件，大大简化了分光系统，且无需任何移动部件，体积和重量可最大限度地减小，可靠性也显着提高。 其分辨率优于2nm，能与常规商业化大型光谱仪器相当，实现紫外可见光近红外波段光谱设备的超微型化和免维护化。在使用中不受环境振动影响，可以长时间不进行波长和能量标定，是野外恶劣环境光谱分析的最佳产品，目前此项技术在国外尚无成熟民用产品。随着当今计算机技术、微电子技术和材料学技术进展，改进液体化学辐射剂量研究的技术条件已经成熟。利用上述当今最先进的电子色标技术原理(超微型阵列滤光分光技术)在近紫外-可见光-近红外全波谱范围内进行与辐射变色相关的剂量学研究，尚未见国内外类似的研究报告。全波谱分析进行辐射剂量学，可以分析辐射所导致的任何色谱变化，拓展了化学辐射剂量计研究方法和范围，具有理论和实践意义。这种研究设想无论从测量容器、剂量计溶液种类和配比成分以及数据测量原理和装置等重要环节都有别于目前国内外的常规化学辐射剂量学研究方法，可具有完全的知识产权和快速、简便、经济、小型化的技术特点，有很强的实践应用价值，经检索在国内外尚未发现同样的产品和研究理念。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种基于全波谱原理化学辐射剂量计及其检测方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现一种基于全波谱原理的化学辐射剂量计，由化学辐射探头和测量处理装置两部分组成，所述化学辐射探头和所述测量处理装置为二者之间并无直接物理连接的单体；所述化学辐射探头由可以出现辐射变色的固体物质或者由密闭的耐辐射外壳及其包含的化学溶液构成；所述测量处理装置由外壳、带有模数转换功能的微处理器、含有一个白炽灯或 LED白光发光管的光线发射器、全波谱光线接收分析装置、探头固定装置、显示器和键盘构成；
其中，所述全波谱光线接收分析装置含有一个全波谱传感器模块，且与带有模数转换功能的微处理器通过其模数转换输入口连接，所述探头固定装置设置于所述光线发射器和所述全波谱光线接收分析装置之间；所述带有模数转换功能的微处理器通过其输入/ 输出口与所述显示器和所述键盘连接。进一步地，所述的基于全波谱原理的化学辐射剂量计，其中所述化学辐射探头至少设置为一个。以上所述的基于全波谱原理的化学辐射剂量计的检测方法，包括如下步骤，步骤一、将至少一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吸光度变化；步骤二、将步骤一中吸光度发生变化的液体化学辐射探头放入基于全波谱原理的化学辐射剂量计，通过光线发射器发出全谱光照射，再转入检测处理装置部分的专用测试管或者将探头直接置入检测处理装置的探头固定装置中；步骤三、通过全波谱光线接收分析装置中的高集成高灵敏度的全波谱色度传感器模块接受步骤二中经光线发射器照射的化学辐射探头，依次经过信号处理装置、带有模数转换功能的微处理器及内部硬标样，将初始光线信号转换成不同波长全波谱的光线电压信号，并将信息自动校正调整成最佳状态；步骤四、根据预设的不同种类化学剂量计探头成分的辐射剂量、波长、吸光度变化的三维数阵算法模型和由量值传递原则组建的精密标样数据库，与待测样品参照得出辐射剂量信息；步骤五、最后由显示器显示辐射剂量信息，同时，可以通过外部设备连接进行打印或存储。进一步地，所述信号处理装置为光电信号探测装置，所述光电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。本发明的有益效果主要体现在此剂量计主要用于辐射加工，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，有明确的实践应用价值，具有良好的推广价值。
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明图1 本发明基于全波谱原理液体化学辐射剂量计结构框图。图2 本发明基于全波谱原理液体化学辐射剂量计制作流程图。
具体实施例方式本发明揭示了一种基于全波谱原理液体化学辐射剂量计，图1是基于全波谱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。将本发明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吸光度变化；将这些接受照射后吸光度变化的化学溶液转入本检测处理装置部分的专用测试管(或者将探头直接置入本发明检测处理装置探头固定装置中)，高集成高灵敏度的全波谱色度传感器模块接受辐射吸光度变化溶液的信息，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整个化学辐射剂量计测量装置中的信息达到最佳的状态， 信号处理装置为光电信号探测装置，光电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计探头成分的辐射剂量、波长、吸光度变化的三维数阵算法模型和由量值传递原则组建的精密标样数据库，与待测样品参照得出辐射剂量信息，由显示器显示，并可以通过连接其他外设设备进行打印或存储，用本发明完成辐射剂量的测定目的。图2显示基于全波谱原理化学辐射剂量计制作流程图，具体实施内容和方法如下化学辐射剂量计探头是由固态的物质体系或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。固态或液态辐射化学剂量计配方确定从辐射呈色剂和辐射脱色剂两个方向，包括呈色剂，助色剂选定，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。 这种特定的物质体系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吸光度变化的固体和液体体系。化学成分经过认真实验筛选，安全无毒。吸光度变化与待测辐射种类和剂量具有稳定灵敏的反应关系，溶质溶剂种类多样，研究筛选前景广阔、 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，该溶液受照射后的吸光度变化可以是单波长变化也可以是多种波长变化。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6tlCo Y 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，而使用本发明设备则非常迅速读取到全波谱变化的精确数值，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、探头固定装置、全波谱光线接收分析装置、 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白光发光管或其他特殊光源，全波谱光线接收分析装置含有全波谱色度传感器模块，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全波谱光线接收分析装置连接。测量处理装置电路工作原理是光线发射器发出一束全谱光，经过被测辐射化学变色物质后进入全波谱光线接收分析装置，将初始光线信号转换成不同波长全波谱的光线电压信号，进入芯片模数转换器(例如型号TLC2543或AD375或AD5210或AD571)的模数转换输入口，含有的变成数字信号，进入系列微处理器(例如HT46系列或三菱3850)处理含有后得出被测液体的各种参数，收集处理各种实验条件下吸光度数据，计算机软件分析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。通过液晶显示模块(例如JHD12864C或MDLS40466或MDLS20188)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光谱测量仪，可以迅速将任何一个色度解析成为全波谱各个波长的数值，即辐射导致的色度变化的剂量效应可以同时用多种波长吸光度的数值变化曲线来表述，常用的分光光度计方法则很难进行这样的数据处理。本发明的化学辐射剂量计采用全光谱的白炽灯或LED白光发光管或其他特殊光源作为光线发射器，采用全波谱色度传感器模块作为全波谱光线接收分析装置，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，全波谱测量和处理功能仍在不断的改进完善。本发明的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全波谱色度数值变化，计算机处理拟合全波谱三维标准曲线。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。实施例以辐射加工测定被照射物品Y射线受照射剂量为例，结合具体操作介绍本发明的使用方法步骤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计溶液，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Y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 <y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
权利要求
1.一种基于全波谱原理的化学辐射剂量计，由化学辐射探头和测量处理装置两部分组成，其特征在于所述化学辐射探头和所述测量处理装置为二者之间并无直接物理连接的单体；所述化学辐射探头由可以出现辐射变色的固体物质或者由密闭的耐辐射外壳及其包含的化学溶液构成；所述测量处理装置由外壳、带有模数转换功能的微处理器、含有一个白炽灯或LED白光发光管的光线发射器、全波谱光线接收分析装置、探头固定装置、显示器和键盘构成；其中，所述全波谱光线接收分析装置含有一个全波谱传感器模块，且与带有模数转换功能的微处理器通过其模数转换输入口连接，所述探头固定装置设置于所述光线发射器和所述全波谱光线接收分析装置之间；所述带有模数转换功能的微处理器通过其输入/输出口与所述显示器和所述键盘连接。
2.根据权利要求1所述的基于全波谱原理的化学辐射剂量计，其特征在于所述化学辐射探头至少设置为一个。
3.根据权利要求1所述的基于全波谱原理的化学辐射剂量计的检测方法，其特征在于包括如下步骤，步骤一、将至少一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吸光度变化；步骤二、将步骤一中吸光度发生变化的液体化学辐射探头放入基于全波谱原理的化学辐射剂量计，通过光线发射器发出全谱光照射，再转入检测处理装置部分的专用测试管或者将探头直接置入检测处理装置的探头固定装置中；步骤三、通过全波谱光线接收分析装置中的高集成高灵敏度的全波谱色度传感器模块接受步骤二中经光线发射器照射的化学辐射探头，依次经过信号处理装置、带有模数转换功能的微处理器及内部硬标样，将初始光线信号转换成不同波长全波谱的光线电压信号， 并将信息自动校正调整成最佳状态；步骤四、根据预设的不同种类化学剂量计探头成分的辐射剂量、波长、吸光度变化的三维数阵算法模型和由量值传递原则组建的精密标样数据库，与待测样品参照得出辐射剂量 fn息；步骤五、最后由显示器显示辐射剂量信息，同时，可以通过外部设备连接进行打印或存储。
4.根据权利要求3所述的基于全波谱原理的化学辐射剂量计的检测方法，其特征在于所述信号处理装置为光电信号探测装置，所述光电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。
全文摘要
本发明提供了一种基于全波谱原理化学辐射剂量计，所述化学辐射探头和所述测量处理装置为二者之间并无直接物理连接的单体；所述化学辐射探头由可以出现辐射吸光度变化的固体物质或者由密闭的耐辐射外壳及其包含的化学溶液构成；所述测量处理装置由外壳、带有模数转换功能的微处理器、含有一个白炽灯或LED白光发光管或其他特殊光源的光线发射器、全波谱光线接收分析装置、探头固定装置、显示器和键盘构成。并提供了一种基于全波谱原理的化学辐射剂量计简单快速的检测方法。本发明具有快速、简便、经济、小型化的技术特点，有明确的实践应用价值，具有良好的推广价值。
文档编号G01T1/04GK102253400SQ20111008686
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者孟维娜, 李 雨 申请人:李 雨