提高射线处理设备照射剂量均一性的方法及其设备

摘要

本发明涉及一种能提高射线处理设备照射剂量均一性的方法及其设备，通过在射线处理腔内增设一种具有反射射线能力较强、由低原子质量数、高密度材料制成的环形反射体，工作时照射在环形反射体上的射线发生反射后照射到射线束发射的周边原本照射剂量较弱的区域内，对该区域内的照射剂量起叠加补偿的作用，增强样品覆盖区内近周边区域的照射剂量，缩小与近中心区域照射平面内的射线照射剂量的差异,达到提高射线照射剂量均一性的目的,环形反射体设置有可供选用的低位补偿效果明显的方形环状短筒型和低中位补偿效果均明显、由中空锥形底环和方形环状短筒相连构成的方形锥底环筒型,能满足各种不同使用要求,具有很强的实用性。

说明书

技术领域

本发明涉及射线处理设备技术领域，特别是一种提高射线处理设备照射剂量均一性的方法及其设备。

背景技术

射线照射剂量均一性是一个反映射线处理设备工作时垂直于射线束中心方向的平面内各点射线照射剂量差异程度的指标。目前常用的X射线或γ射线（例如钴60和铯137）类射线处理设备中的射线处理腔体如图1所示，一般由外层铅板1和内层耐辐射塑胶隔板2构成，腔体本身为长方体或正方体，上部顶板上设置有专用的射线入射孔3，射线球管4相应地固定设置在上部顶板的外侧面上，外层铅板1具有吸收射线的功能，内层耐辐射塑胶隔板2具有清洁隔离的功能，两者均无反射射线的功能。工作时，射线通过入射孔以锥形发散的形式向腔内照射，其照射面积由上向下逐渐扩大，由此形成的圆锥体内部即是射线的作用范围。在此作用范围内的各点上所感受到的射线照射强度各不相同，越靠近射线束中心、离X射线球管的距离越近，X射线的照射强度就越大，越靠近射线束中心外围、离X射线球管的距离越远，X射线照射强度也就越小。由这种发射形式导致在垂直于射线束中心方向平面上各点的射线照射剂量存在一定的差异，其差异程度越大，射线照射剂量均一性就越差。当被照射样品放置在圆锥体底部位置上时，由于其上各点所照射到的射线照射强度各不相同，因而势必会导致影响被照射样品各点处理质量的一致性。由于这种由照射形式导致的照射剂量差异在物理学上属于正常现象，无法通过改进照射源本身来加以消除，因而目前各类射线处理设备普遍存在照射剂量均一性较差的不足之处，由此严重制约了它们的工作适用面，故目前只能应用于诸如探伤、无损检测、大规模生物学材料的消毒处理等对射线照射剂量均一性要求较低的工业使用领域，而对于近几年来日趋重视、需要十分强调处理数据可靠性和处理质量稳定性的生物学研究领域很难涉足。近几年来，虽然在改善射线处理设备的照射剂量均一性方面业界进行了大量的研究探索工作，但暂时还没有发现特别成功的实例问世。有人尝试利用常规的辐照仪通过改装X球管后应用于生物学实验方面，但其照射剂量均一性也仅仅停留于工业用X射线的级别，很不理想。为了适应生物学研究领域的需求、提高射线照射剂量均一性、减小因为照射剂量不均一而产生的实验误差，研发可以用于提高射线照射剂量均一性的装置就显得非常重要。

发明内容

本发明的目的是要克服现有射线处理设备工作时照射剂量均一性差、导致不能用于生物学研究方面的不足之处，提供一种能提高射线处理设备照射剂量均一性的方法及其设备。

本发明提高射线处理设备照射剂量均一性的方法是这样实现的：设置一种由具有反射射线能力较强、由低原子质量数、高密度材料制成的环形反射体，附加设置在射线处理腔的射线受照范围内非样品覆盖区的近底部侧壁位置上，当射线处理设备工作时，射线束通过球管之后同时照射在样品覆盖区和非样品覆盖区内，照射在非样品覆盖区内的部分外围射线照射在所述的环形反射体上后发生反射、照射到射线束发射的周边原本照射剂量较弱的区域内，对该区域内的照射剂量起叠加补偿的作用，从而增强样品覆盖区内近周边区域的照射剂量，缩小与近中心区域照射平面内的射线照射剂量的差异，实现本发明的提高射线照射剂量均一性的目的。

基于上述构思设置的本发明提高射线处理设备照射剂量均一性的设备,主体为由外层铅板和内层耐辐射塑胶隔板构成的射线处理腔体，腔体本身为长方体或正方体，上部顶板上设置有专用的射线入射孔，射线球管相应地固定设置在上部顶板的外侧面上，特征在于在射线处理腔体的近底部内表侧面上设置有一圈由低原子质量数、高密度材料高温烧结制成、主体呈方形环筒状、具有较强射线反射能力的反射体，其中：所述的低原子质量数、高密度材料由以碳化硼化合物为主料、碳和硼为辅料三者共混构成的高硼碳配比材料充任，三者的重量配比如下：碳1%-2%、硼4%-8%、碳化硼90%-95%；所述的反射体可以根据受照样品的物理特性按需设置为低位补偿效果明显的方形环状短筒型、或低中位补偿效果均明显、由中空倾斜状锥形底环和方形环状短筒相连构成的方形锥底环筒型；所述的方形环状短筒型反射体的外形尺寸与腔体内层耐辐射塑胶隔板的内表侧面匹配嵌装相符。

根据现代研究发现，对于一些低原子质量数、高密度的材料，其密度较高，约为2-2.5g/cm³，但原子质量数较低。低原子质量数的材料对于光子的吸收较少，而高密度的材料对于高能光子具有较好的反射效果。所以，基于上述构思的本发明能有效提高射线照射剂量均一性的方法及其设备，由于采用了均为低原子质量数、高密度的碳化硼化合物、碳和硼共混、具有较高硼碳配比的材料、通过高温烧结方法制成的不仅表面光洁、而且内部结构紧密，具有十分良好的射线反射能力的的射线反射体。工作时，所述的方形环筒状射线反射体设置在被处理样品的外围非样品覆盖区的近底部侧壁的射线照射区内，射线束通过球管之后同时照射在样品覆盖区和非样品覆盖区内，照射在非样品覆盖区内的部分外围射线照射在所述的环筒状反射体上后发生反射、照射到射线束周边原本外围射线强度较低的区域，对该区域内的照射剂量起叠加补偿的作用，从而增强样品覆盖区内近周边区域的照射剂量，缩小与近中心区域照射平面内的射线照射剂量的差异。对此，在理论与实践的结合上都已证明是行之有效的。发明人利用水作为X射线吸收介质，在160KV的球管照射下，对设置和不设置本发明的射线反射体二种情况，分别对水介质上、中、下三层的剂量分布情况进行测试，结果如下：

 没设置反射体设置10cm高碳化硼反射体水介质上表面100%100%水介质中间层76%90%水介质底层49%70%

由此可见，本发明的射线反射体的存在对于改善X射线照射剂量的均一性的效果是明显的。

此外，本发明所述的射线反射体的方形环状短筒的高度及形状，可以根据被处理样品的体积、高度和物理特性按需选择。

附图说明

图1是与本发明相关的现有技术射线处理腔体的基本结构示意图； 

图2是本发明实施例之一的基本结构示意图；

图3是图2的工作原理示意图；

图4是本发明实施例之二的基本结构示意图；

图5是图4的工作原理示意图。

图中：

1.外层铅板    2.内层耐辐射塑胶隔板   3.射线入射孔   4.射线球管

5.内表侧面    6.反射体  7.方形环状短筒  8.方形环状短筒型反射体

9.中空倾斜状锥形底环    10.方形锥底环筒型反射体 

具体实施方式

在图1中，目前常用的X射线或γ射线（例如钴60和铯137）类射线处理设备中的射线处理腔体一般由外层铅板1和内层耐辐射塑胶隔板2构成，腔体本身为长方体或正方体，上部顶板上设置有专用的射线入射孔3，射线球管4相应地固定设置在上部顶板的外侧面上，外层铅板1具有吸收射线功能，内层耐辐射塑胶隔板2只具清洁隔离功能，均无反射射线功能。

在图2到图5中，本发明的提高射线处理设备照射剂量均一性的的设备,主体为由外层铅板1和内层耐辐射塑胶隔板2构成的射线处理腔体，腔体本身为长方体或正方体，上部顶板上设置有专用的射线入射孔3，射线球管4相应地固定设置在上部顶板的外侧面上，特征在于在射线处理腔体的近底部内表侧面5上设置有一圈由低原子质量数、高密度材料高温烧结制成、主体呈方形环筒状、具有较强射线反射能力的反射体6，其中：所述的低原子质量数、高密度材料由以碳化硼化合物为主料、碳和硼为辅料三者共混构成的高硼碳配比材料充任，三者的重量配比如下：碳化硼90%-95%、碳1%-2%、硼4%-8%；所述的反射体6可以根据受照样品的物理特性按需设置为低位补偿效果明显、由方形环状短筒7构成的方形环状短筒型反射体8、或低中位补偿效果均明显、由中空倾斜状锥形底环9和方形环状短筒7相连构成的方形锥底环筒型反射体10；所述的方形环状短筒7的外形尺寸与腔体内层耐辐射塑胶隔板2的内表侧面5匹配嵌装相符。

工作时，所述的反射体6根据被处理样品的高度选用方形环状短筒型反射体8或方形锥底环筒状射线反射体10,设置在被处理样品的外围非样品覆盖区的腔体近底部内表侧面5的射线照射区内，射线束通过球管4之后同时照射在样品覆盖区和非样品覆盖区内，照射在非样品覆盖区内的部分外围射线照射在所述的反射体6上后发生反射、照射到射线束周边原本外围射线强度较低的区域，对该区域内的照射剂量起叠加补偿的作用，从而增强样品覆盖区内近周边区域的照射剂量，缩小与近中心区域照射平面内的射线照射剂量的差异，实现提高射线处理设备腔体内射线照射剂量的均一性和被照射样品的处理质量。