一种用于复现放射源辐射场中水吸收剂量的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电离辐射计量领域的基础测量技术，特别涉及一种用于复现放射 源辐射场中水吸收剂量的装置。
【背景技术】
[0002] 水吸收剂量是电离辐射计量学中最基本、最重要的物理量之一，是国际计量基准 互认协议的关键比对项目。该物理量利用辐射给予被照射物质的能量来表示生物效应或其 它效应，定义为物质中单位质量所吸收的辐射能量，单位物质水所吸收的电离辐射能量定 义为水吸收剂量，单位为戈瑞（Gy)，lGy=lj/kg。
[0003] 水量热计是吸收剂量量值复现最直接的方法，通过测量高能光子辐射所致能量转 换，光子与物质相互作用致使的水吸收体的温升，采用比热计算出吸收剂量。
[0004] 高能光子水吸收剂量的复现难度体现在如下几个方面，首先是如何实现一定体积 的恒温（4±0. 0001) °C的高纯水环境以及0.lmK/min的电离辐射温升的测量，其次是高能 光子与水相互作用过程中，水的对流、热传导的影响和化学能的参与，所带来的热损要如何 定量评价。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的一个目的，在于提出一种用于复现放射源辐射场中水吸收剂量的装 置，该装置能够实现一定体积的恒温（4±0. 0001) °C的高纯水环境。
[0006] 本实用新型的又一个目的，在于提出一种用于复现放射源辐射场中水吸收剂量 的装置，该装置能够实现〇.lmK/min的电离辐射温升的测量。
[0007] 为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0008] -种用于复现放射源辐射场中水吸收剂量的装置，包括：
[0009] 射线辐射单元，用于提供放射源射线辐射场；
[0010] 运行环境恒温单元，用于为放置在其内部的探测器单元提供稳定的温度环境；
[0011] 探测器单元，用于将辐射能量转化为热敏电阻的阻值变化；
[0012] 信号监控单元，用于获取辐射能量致使的所述探测器单元的温升数值。
[0013] 进一步的，所述运行环境恒温单元包括外壳、模体、热交换器和温度计，其中，
[0014] 所述外壳内部设置有第一隔热层；
[0015] 所述模体设置在所述外壳中，所述模体外部设置有第二隔热层；
[0016] 所述热交换器设置在所述模体与所述外壳之间，所述外壳与所述模体之间的介质 为空气；
[0017] 所述模体中充满水；
[0018] 所述温度计用于检测模体内水和所述外壳与所述模体之间空气的温度。
[0019] 进一步的，所述探测器单元放置在所述模体内；所述模体内充满的是去离子水。
[0020] 进一步的，还包括风扇和磁性搅拌器，所述风扇设置在所述外壳与所述模体之间， 所述磁性搅拌器设置在所述模体的底部。
[0021] 进一步的，所述模体内设置有调整台，用于为放置在其上的探测器单元做位置调 整。
[0022] 进一步的，所述探测器单元包括量热芯和热敏探针，所述量热芯内部设置有高纯 水，所述热敏探针放置在所述量热芯内部。
[0023] 进一步的，所述量热芯包括第一精度的中间部分、第二精度的两端部分，第一精度 高于第二精度。
[0024] 进一步的，第一精度的中间部分为圆柱形，第二精度的两端部分为圆锥形，进一步 的，所述第一精度的中间部分采用光学镜头的磨制技术加工而成。
[0025] 进一步的，还包括用于容纳所述热敏探针中热敏电阻的玻璃管，所述玻璃管为两 根，分别穿过所述量热芯的两端部分置于所述量热芯中心内。
[0026] 进一步的，量热芯中高纯水不全部充满，还保持有少量空气。
[0027] 进一步的，通过如下步骤制得：
[0028] 步骤A、量热芯非一次成形，而是分为圆柱形的中间部分、及圆锥形的两端和中 间两根热敏探针的玻璃管三部分，首先，利用刻制技术在圆柱形的中间部分的圆周上每隔 90°做标记线，采用陶瓷刻花技术并经过560°C退火，线宽0.4_，用于热敏探针、量热芯以 及模体之间的定位；然后，完成量热芯的尺寸计量，关键尺寸为壁厚和直径；接下来，将三 部分装配组合；
[0029] 步骤B、量热芯充水后，在密封前，充高纯H2并维持1. 5小时以上，以确保饱和；最 终采用套管充气方式，在需要密封位置，充少量N2气，以保证火焰密封玻璃管是安全的；最 终，量热芯不会全部充满水，会保持一定量的空气，以确保当水温在（4-22) °C之间变化时， 不至于破坏玻璃容器的结构；
[0030] 步骤C、模体中的水温、量热芯中水温、以及模体与外壳之间空气的温度，3个温度 的漂移都稳定在〇.lmK/min，则满足辐射试验的温度条件。
[0031] 进一步的，所述外壳为木箱。
[0032] 进一步的，所述热交换器的一部分设置在所述模体内。
[0033] 进一步的，所述模体和所述外壳在所述所述探测器单元的水平位置均开设有孔， 用于射线束射入。
[0034] 进一步的，所述信号监控单元包括信号激励模块、信号监测模块、信号平衡模块、 信号测量模块以及量值溯源模块，其中，
[0035] 所述信号激励模块用于输出交流稳频电压信号激励所述探测器及水体模单元输 出的电压信号，并提高其信噪比；
[0036] 所述信号监测模块用于监测固定点处电位的变化；
[0037] 所述信号平衡模块进行输出补偿，在测量开始后保持监测的固定点处电位回归初 始值；
[0038] 所述信号测量模块根据所述信号监测模块的指令，对所述信号补偿模块的输出量 进行测量；
[0039] 所述量值溯源模块用于将整个测量过程中涉及的物理量溯源至相应国际单位制 的国家标准。
[0040] 本实用新型能够实现一定体积的恒温（4±0. 0001) °C的高纯水环境以及0.ImK/ min的电离辐射温升的测量，而且能够在高能光子与水相互作用过程中，对水的对流、热传 导的影响和化学能的参与所带来的热损进行定量评价。
【附图说明】
[0041] 图1为本实用新型第一实施例所提供的一种用于复现放射源辐射场中水吸收剂 量的装置的框图；
[0042] 图2为本实用新型第三实施例中提供的运行环境恒温单元的结构示意图；
[0043] 图3为本实用新型第六实施例中，在提供的6tlCo射线场中，不同辐照时间，热传导 致使的量热芯温度变化曲线；
[0044]图4为本实用新型第六实施例中，在提供6tlCo射线场中，不同辐照时间的具体修正 结果。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0046] 第一实施例
[0047] 图1为本实用新型第一实施例所提供的一种用于复现放射源辐射场中水吸收剂 量的装置的框图；参见图1，该装置包括：
[0048] 射线辐射单元100,用于提供放射源射线辐射场；
[0049] 运行环境恒温单元200,用于为放置在其内部的探测器单元提供稳定的温度环 境；
[0050] 探测器单元300,用于将辐射能量转化为热敏电阻的阻值变化；
[0051] 信号监控单元400,用于获取辐射能量致使的所述探测器单元的温升数值。
[0052] 第二实施例
[0053] 在本实用新型的第二实施例中，用于复现放射源辐射场中水吸收剂量的装置中的 所述射线辐射单元100,示例性的，采用 6tlC0Y辐射源，但是本领域技术人员应当明了，采用 其他适当的辐射源同样是可行的。
[0054]具体的，6tlCoY放射源活度为300TBq(2009年1月1日），为俄罗斯进口高比活度 6ciCo福射源，体积为<i>23. 8mmX34. 8mm。福射源被固定在安全福照器的源室内，源室由鹤 合金构成，密度略低于18. 95g/cm3。源室是直径为100mm、长为IOOmm的圆柱，与放射源同 轴。出束孔正对放射源，也与之同轴。出束孔的直径为45mm，不影响光阑系对源的作用。辐 照装置采用电动旋转快门控制辐射源射束，快门是在源室和准直器之间，当旋转快门与辐 射源和准直器出射口重合时，射线束开放，当旋转快门上孔道的轴线与射束轴成90°角时 射线束关闭。准直器由钨合金制成，根据IS04037标准设计。辐照器的外壳采用不锈钢材 料制成，内部利用铅作为屏蔽材料，采用单次浇注技术，确保无缝隙。
[0055] 第三实施例
[0056] 本实用新型第三实施例中，用于复现放射源辐射场中水吸收剂量的装置中的所述 运行环境恒温单元200,用于为放置在其内部的探测器单元提供稳定的温度环境。
[0057] 图2为该实施例提供的运行环境恒温单元的结构示意图。参见图2,示例性的，所 述运行环境恒温单元包括外壳1、模体2、热交换器3和温度计4，
[0058] 所述模体2设置在所述外壳1中，所述热交换器3设置在所述模体2与所述外壳1 之间，所述外壳内和所述模体外设有隔热层5,更具体的，所述外壳内部设置有第一隔热层， 所述模体外均设置有第二隔热层。
[0059] 所述外壳采用木箱。
[0060] 所述探测器单元300放置在所述模体2内，所述模体2中充满水，所述木箱1与所 述模体2之间的介质为空气，
[0061] 所述温度计4用于检测模体2内水和所述木箱1与所述模体2之间空气的温度，
[0062] 所述模体2和所述木箱1在所述所述探测器单元300的水平位置均开设有孔，用 于射线束射入。
[0063] 不例性的，所述热交换器5的一部分设置在所述模体2内。
[0064] 示例性的，还包括风扇（图中未视出）和磁性搅拌器6,所述风扇设置在所述外壳 1与所述模体2之间，所述磁性搅拌器6设置在所述模体2的底部。
[0065] 示例性的，所述模体2内设置有调整台（图中未视出），用于为放置在其上的探测 器单元300做位置调整。
[0066] 具体的，本实施例中的所述外壳为边长为85cm的木箱子，其内壁设置有5cm厚的 隔热聚苯乙烯泡沫；
[0067] 所述模体为边长为30CM的有机玻璃箱子，其内部充满了去尚子水（三级水），其外 壁由5