专利名称：一种用于复现放射源辐射场中空气比释动能的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及放射源辐射场中空气比释动能的测量与复现，属于电离辐射计量领域的基础测量技术。
背景技术：
空气比释动能定义为非荷电粒子在单位质量空气中释出的所有荷电致电离粒子的初始动能的总和，为电离辐射领域四个SI导出量之一，国际计量局组织的电离辐射剂量领域8项关键比对中，有6项是空气比释动能量值的比对。空气比释动能是电离辐射计量工作需要复现的重要物理量值，它具有如下优点I、比释动能使用SI法定计量单位，因而具有SI单位的优越性，比如严格、简明合 理、科学实用及通用等；2、比释动能适用于描述任何间接致电离粒子与物质之间相互作用；3、比释动能不受测量能量限制，应用范围广；4、比释动能与辐射生物效应关系密切，这样它就更适用于描述射线与物质相互作用，使其在辐射治疗领域应用更加广泛。因为空气比释动能具有上述优点，所以国际上已普遍采用空气比释动能替代照射量作为量值传递的物理量。
发明内容
本发明旨在实现空气比释动能的绝对测量和量值复现，将该量溯源至国际单位制。本发明采用石墨空腔电离室作为射线探测器单元，进行电离电流的测量，最终实现空气比释动能的量值复现。本发明的技术方案为一种用于复现放射源辐射场中空气比释动能的装置，包括射线辐射单元、探测器单元、位置控制单元以及信号测控单元，所述射线辐射单元提供放射源射线辐射场；所述探测器单元包括电离室和中心收集极，用于在电离辐射条件下形成带点粒子平衡，满足测量的基础理论条件；所述位置控制单元用于调整所述探测器单元相对所述射线辐射单元的俯仰和/或水平角度，在射线束辐照条件下对所述探测器单元进行定位与走位控制；其特征在于，信号测控单元包括信号储存模块、信号监测模块、信号补偿模块、信号测量模块以及量值溯源模块，其中，信号储存模块用于将所述探测器单元恒定输出的微弱电流进行累积储存；信号监测模块用于监测固定点处电位的变化，并判断该电位是否满足平衡条件，即是否回归到初始值并保持不变一定时间，当满足平衡条件时，信号监测模块向信号测量模块发出测量指令；
信号补偿模块用于对信号储存模块输出的电压量施加一补偿量，以使得监测的固定点处的电位在测量开始后回归初始值；信号测量模块用于根据来自信号监测模块的所述测量指令，对所述信号补偿模块输出的所述补偿量进行测量，并记录所述补偿量AV和对应的时间t ；量值溯源模块用于根据所述补偿量AV、对应的时间t以及测量回路的电容值推算所述探测器单元的中心收集极收集的电离电流值，并根据空气比释动能量值复现公式计算测量点处的空气比释动能，并 将测量过程中涉及的包括时间、电容值、电压值和电流值的物理量溯源至相应国际单位制的国家标准。
图I示出了本发明装置的框图。图2是探测器单元中的球-圆柱形空气比释动能电离室的示意。图3是根据本发明的测量流程示意图。
具体实施例方式请参阅图I，本发明的装置包括射线辐射单元，探测器单元，位置控制单元以及信号测控单元。以下将按照各单元顺序来详细描述本发明的技术方案。射线辐射单元作为示例，本实施例中的射线辐射单元采用6tlCo Y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。具体地，6tlCo Y放射源活度为30TBq(2006年I月I日)，为俄罗斯进口高比活度6°Co福射源,体积为Φ23. 8mm X 34. 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。探测器单元探测器单元主要包括电离室和中心收集极。在本实施例中，优选地，6tlCo Y射线空气比释动能电离室可设计为球-圆柱形结构，如图2所示，其两端为球形，中部为圆柱形，该结构结合了柱形和球形的优点，可以有效减小柱形电离室的掠角效应，降低量值复现中的物理参数测量的不确定度。电离室内部设有中心收集极。中心收集极为末端为球形的圆柱，且末端位于电离室内部空腔的中心位置。作为示例，电离室的标称收集体积为IOcm3，有效收集体积为9. 542cm3,电离室和中心收集极的详细参数见表I。表I球-圆柱形空气比释动能电离室的详细参数
权利要求
1.一种用于复现放射源辐射场中空气比释动能的装置，包括射线辐射单元、探测器单元、位置控制单元以及信号测控单元， 所述射线辐射单元提供放射源射线辐射场； 所述探测器单元包括电离室和中心收集极，用于在电离辐射条件下形成带点粒子平衡，满足测量的基础理论条件； 所述位置控制单元用于调整所述探测器单元相对所述射线辐射单元的俯仰和/或水平角度，在射线束辐照条件下对所述探测器单元进行定位与走位控制； 其特征在于， 信号测控单元包括信号储存模块、信号监测模块、信号补偿模块、信号测量模块以及量值溯源模块，其中， 信号储存模块用于将所述探测器单元恒定输出的微弱电流进行累积储存； 信号监测模块用于监测固定点处电位的变化，并判断该电位是否满足平衡条件，即是否回归到初始值并保持不变一定时间，当满足平衡条件时，信号监测模块向信号测量模块发出测量指令； 信号补偿模块用于对信号储存模块输出的电压量施加一补偿量△￥，以使得监测的固定点处的电位在测量开始后回归初始值； 信号测量模块用于根据来自信号监测模块的所述测量指令，对所述信号补偿模块输出的所述补偿量△ V进行测量，并记录所述补偿量AV和对应的时间t ； 量值溯源模块用于根据所述补偿量AV、对应的时间t以及测量回路的电容值推算所述探测器单元的中心收集极收集的电离电流值，并根据空气比释动能量值复现公式计算测量点处的空气比释动能，并将测量过程中涉及的包括时间、电容值、电压值和电流值的物理量溯源至相应国际单位制的国家标准。
2.根据权利要求I所述的复现装置，其中，所述射线辐射单元采用6tlCoY辐射源，所述空气比释动能量值复现公式为
全文摘要
本发明旨在实现空气比释动能的绝对测量和量值复现，将该量溯源至国际单位制。本发明提出的用于复现放射源辐射场中空气比释动能的装置，包括射线辐射单元、探测器单元、位置控制单元以及信号测控单元，所述射线辐射单元提供放射源射线辐射场；所述探测器单元包括电离室和中心收集极；所述位置控制单元用于调整所述探测器单元相对所述射线辐射单元的俯仰和/或水平角度，在射线束辐照条件下对所述探测器单元进行定位与走位控制；信号测控单元包括信号储存模块、信号监测模块、信号补偿模块、信号测量模块以及量值溯源模块。采用本发明的射线空气比释动能复现装置，复现空气比释动能合成标准不确定度为0.27％，长期稳定性0.2％。
文档编号G01T1/00GK102879794SQ20121035046
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者王坤, 杨小元, 杨元第 申请人:中国计量科学研究院