能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及辐射剂量测量技术领域，涉及一种能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置。背景技术：2.热释光剂量计是常用的个人辐射剂量和环境辐射剂量监测仪器，具有体积小、灵敏度高、量程宽、测量对象广泛等优点，对x、γ、α、β、中子、质子和重带电粒子等射线均有响应，被广泛用于辐射防护、放射医学、放射生物学、辐射环境监测等领域。常见的热释光材料有lif、caso4等。3.热释光的原理是：当热释光材料受到射线照射时，部分电子被激发，激发电子在晶格中运动，被晶格中的陷阱俘获，当热释光材料被加热时，被俘获的电子获得能量重新被激发到导带，与发光中心复合并产生发光，这一现象称为热释发光；加热放出的总光子数与陷阱中释放的电子成正比，电子数量与热释光材料吸收的辐射能量成正比，因此可以通过测量总光子数来评估辐射沉积能量，进而计算出相应的辐射剂量。4.理想的情况下，热释光剂量计的能量响应曲线与入射x/γ射线能量成单调递增关系，即入射的x/γ射线能量越大，热释光剂量计产生的光子越多，计算出的辐射剂量越高。目前，大部分热释光剂量计在20-100kev的能量区域响应存在一定缺陷，存在能量响应过高的问题，影响剂量测量的准确性。如果单纯通过对入射到热释光剂量计的20-100kev的x/γ射线进行屏蔽来降低该能量区域的能量响应，则在屏蔽20-100kev的x/γ射线的同时，能量＜20kev的x/γ射线被屏蔽衰减的程度更大，导致低能区的热释光剂量计能量响应大幅下降，严重影响热释光剂量计的能量探测下限。5.因此，亟需一种能量响应与射线能量正相关且可以保持低能区能量响应的热释光剂量装置。技术实现要素：6.本发明提供一种能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置，通过设置一种入射x/γ射线能量与仪器响应正相关的热释光剂量计结构，达到改善热释光剂量装置的剂量学特性，提高剂量测量的准确性的技术效果。7.为实现上述目的，本发明提供的一种能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置，包括剂量试剂盒和设置在剂量试剂盒中的深部剂量模块和浅表剂量模块；剂量试剂盒按照自前侧壁至后侧壁的方向接受x/γ辐射场照射；8.深部剂量模块，用于测量深部辐射剂量，包括按照接受x/γ辐射场照射的先后顺序依次设置的深部能量补偿滤片、深部热释光片和深部反散射片；其中，在深部能量补偿滤片的中心设置有深部滤片通孔；9.浅表剂量模块，用于测量浅表辐射剂量，包括按照接受x/γ辐射场照射的先后顺序依次设置的浅表能量补偿滤片、浅表热释光片和浅表反散射片；其中，在浅表能量补偿滤片的中心设置有浅表滤片通孔；10.浅表剂量模块的浅表能量补偿滤片紧贴设置在前侧壁上，深部剂量模块的深部反散射片紧贴设置在后侧壁上。11.进一步，优选的，深部剂量模块为由深部能量补偿滤片、深部热释光片和深部反散射片圆心同轴设置形成的圆柱体；深部剂量模块的圆心所在的轴线位于后侧壁的上缘沿中线向下1厘米处；12.浅表剂量模块为由浅表能量补偿滤片、浅表热释光片和浅表反散射片圆心同轴设置形成的圆柱体；浅表剂量模块的圆心所在的轴线位于前侧壁的下缘沿中线向上1厘米处；13.深部剂量模块和浅表剂量模块的直径均为4.5mm。14.进一步，优选的，深部能量补偿滤片为外径4.5mm，内径1.6mm，高度为0.6mm的圆环柱；15.浅表能量补偿滤片为外径4.5mm，内径1mm，高度为0.6mm的圆环柱。16.进一步，优选的，深部能量补偿滤片为304不锈钢件、铜件或银件中的一种；17.浅表能量补偿滤片为304不锈钢件、铜件或银件中的一种。18.进一步，优选的，深部热释光片和浅表热释光片均为直径4.5mm，高度为0.6mm的圆柱体。19.进一步，优选的，深部热释光片和浅表热释光片均为lif件。20.进一步，优选的，深部反散射片和浅表反散射片均为直径4.5mm，高度为1.05mm的圆柱体。21.进一步，优选的，深部反散射片和浅表反散射片均为金属铍件。22.进一步，优选的，剂量计盒为长3cm，宽2cm，厚0.7cm的长方体。23.进一步，优选的，剂量计盒为abs树脂件或聚四氟乙烯件。24.本发明的能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置，具有有益效果如下：25.1)通过在热释光片前设置能量补偿滤片，减少能量在20-100kev的x/γ射线能量沉积，降低了该能量区域的能量响应，改善热释光剂量装置的能量响应曲线，使热释光剂量装置的能响与入射x/γ射线能量成单调递增关系，达到提高热释光剂量装置的测量精度的技术效果；26.2)通过在能量补偿滤片上开孔和在热释光片后设置反散射片，增加了能量《20kev的x/γ射线在热释光片的能量沉积，提高热释光剂量装置在低能区的能量响应，维持热释光剂量装置在低能区的探测下限的同时，达到了使热释光剂量装置的能量响应曲线与入射x/γ射线能量成正相关的目的。附图说明27.图1为本发明一实施例提供的能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置的结构示意图；28.图2为图1的侧视图；29.其中，1、深部剂量模块；2、浅表剂量模块；3、剂量计盒；101、深部热释光片；102、深部能量补偿滤片；103、深部滤片通孔；104、深部反散射片；201、浅表热释光片；202、浅表能量补偿滤片；203、浅表滤片通孔；204、浅表反散射片。30.图3为本发明实施例1不加装能量补偿滤片和反散射片的热释光剂量装置的能量响应曲线图；31.图4为本发明实施例2中加装能量补偿滤片和反散射片的热释光剂量装置的能量响应曲线图。32.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式33.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。34.能量响应是热释光剂量装置的一个关键技术指标，lif热释光剂量装置的相对能量响应可由以下公式计算：[0035][0036]其中，r(θ,e)为相对能量响应，k(θ,e)lif为能量e的x/γ射线以θ角入射到lif热释光片中的比释动能，k(0,cs)air为137cs放射源的能量为662kev的γ射线在空气中的沉积能量，k(0,e)air为能量e的x/γ射线在空气中的比释动能，k(0,cs)lif为137cs放射源的能量为662kev的γ射线垂直入射到lif热释光片中的比释动能，h(0,cs)为137cs放射源的能量为662kev的γ射线垂直入射时比释动能到个人剂量当量的转换系数，h(θ,e)为能量e的x/γ射线以θ角入射时比释动能到个人剂量当量的转换系数，η(e)为能量e的x/γ射线引起lif热释光剂量装置发光的效率。除k(θ,e)lif和k(0,cs)lif外，公式中的其他参数均为与热释光剂量装置结构无关的值。[0037]为了使热释光剂量装置的能量响应曲线应与入射x/γ射线能量成单调递增关系，即入射的x/γ射线能量越大，热释光剂量装置的产生的光子越多，计算出的辐射剂量越高。本发明的能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置，通过在热释光片前设置能量补偿滤片，在能量补偿滤片上开设通孔，并在热释光片后设置反散射片，达到了增加能量《20kev的x/γ射线在热释光片的能量沉积，提高热释光剂量装置在低能区的能量响应，维持热释光剂量装置在低能区的探测下限的同时，达到了使热释光剂量装置的能量响应曲线与入射x/γ射线能量成正相关的目的。[0038]图1和图2对能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置的结构进行了整体描述；其中，图1为本发明一实施例提供的能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置的结构示意图；图2为图1的侧视图。[0039]如图1和图2所示，能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置包括剂量试剂盒3和设置在剂量试剂盒3中的深部剂量模块1和浅表剂量模块2；剂量试剂盒3按照自前侧壁至后侧壁的方向接受x/γ辐射场照射；深部剂量模块1，用于测量深部辐射剂量，包括按照接受x/γ辐射场照射的先后顺序依次设置地深部能量补偿滤片102、深部热释光片101和深部反散射片104；其中，在深部能量补偿滤片102的中心设置有深部滤片通孔103；浅表剂量模块2，用于测量浅表辐射剂量，包括按照接受x/γ辐射场照射的先后顺序依次设置地浅表能量补偿滤片202、浅表热释光片201和浅表反散射片204；其中，在浅表能量补偿滤片202的中心设置有浅表滤片通孔203；浅表剂量模块2的浅表能量补偿滤片202紧贴设置在前侧壁上，深部剂量模块1的深部反散射片104紧贴设置在后侧壁上；其中，浅表能量补偿滤片的圆形端面与前侧壁的内壁相贴合，深部反散射片104的圆形端面与后侧壁的内壁相贴合。[0040]也就是说，剂量计盒内放置两个热释光剂量模块，一个称为深部剂量模块，用来测量深部辐射剂量，对强贯穿辐射一般考察垂直入射时距体表10mm深处的吸收剂量，用hp(10,0°)表示；一个称为浅表剂量模块，用来测量浅表辐射剂量，对弱贯穿辐射一般考察垂直入射时距体表0.07mm深处的吸收剂量，用hp(0.07,0°)表示。每个热释光剂量模块由热释光片、能量补偿滤片、滤片通孔和反散射片组成，其中热释光片是接受辐射并产生光子的核心器件，能量补偿滤片的作用是过滤x/γ射线，减少能量在20-100kev的x/γ射线进入热释光片，但由于能量补偿滤片对能量《20kev的x/γ射线具有更强的屏蔽作用，因此使用能量补偿滤片开设通孔和在热释光片后方增设反散射片来增加进入热释光片的能量《20kev的x/γ射线。其中，能量补偿滤片开设通孔的作用是增加x/γ射线因与环境及热释光剂量装置材料发生散射产生的能量《20kev的射线进入热释光片的概率，反散射片的作用是反射部分穿过热释光片的x/γ射线，增加进入热释光片的能量《20kev的x/γ射线数量。[0041]实施例1[0042]一种热释光剂量装置由剂量计盒，深部剂量模块和浅表剂量模块三部分组成成。其中，深部剂量模块由深部热释光片组成。而浅表剂量模块由浅表热释光片组成。[0043]剂量计盒尺寸为长3cm，宽2cm，厚0.7cm，材质为聚四氟乙烯(ptfe)。深部剂量模块和浅表剂量模块为圆柱体，直径4.5mm，深部剂量模块为由深部热释光片形成的圆柱体；深部剂量模块的圆心所在的轴线位于后侧壁的上缘沿中线向下1厘米处；浅表剂量模块为由浅表热释光片形成的圆柱体；浅表剂量模块的圆心所在的轴线位于前侧壁的下缘沿中线向上1厘米处；也就是说，深部剂量模块的圆心位于距离剂量计盒上缘向下1cm的背面中间位置，浅表剂量模块的圆心位于距离剂量计盒下缘向上1cm的正面中间位置，浅表热释光片上底面与剂量计盒正面齐平，深部热释光片下底面与剂量计盒背面齐平。[0044]深部热释光片和浅表热释光片均为直径4.5mm，厚0.8mm的圆柱体，材质为lif。[0045]利用本实施例的热释光剂量装置获得的能量响应曲线如图3所示。[0046]实施例2[0047]一种能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置由剂量计盒3，深部剂量模块1和浅表剂量模块2三部分组成。其中，深部剂量模块1由深部热释光片101，深部能量补偿滤片102，深部滤片通孔103和深部反散射片104组成。而浅表剂量模块2由浅表热释光片201，浅表能量补偿滤片202，浅表滤片通孔203和浅表反散射片204组成。[0048]需要说明的是，对剂量计盒3、深部剂量模块1和浅表剂量模块2的各个结构的尺寸并不唯一，可以达到精确测量辐射剂量的目的即可，再次不做具体限定。但是，在实验过程中，通过模拟计算将各个结构的尺寸限定为下述数值，达到了最佳的提升深部剂量模块1和浅表剂量模块2的辐射剂量测量精度的效果。[0049]剂量计盒3尺寸为长3cm，宽2cm，厚0.7cm，材质为聚四氟乙烯(ptfe)。深部剂量模块1和浅表剂量模块2为圆柱体，直径4.5mm，高度为2.45mm。其中，剂量计盒3的厚度方向与深部剂量模块1和浅表剂量模块2的高度方向一致；剂量计盒3的长度方向与深部剂量模块1和浅表剂量模块2的直径方向一致。深部剂量模块为由深部能量补偿滤片、深部热释光片和深部反散射片圆心同轴设置形成的圆柱体；深部剂量模块的圆心所在的轴线位于后侧壁的上缘沿中线向下1厘米处；浅表剂量模块为由浅表能量补偿滤片、浅表热释光片和浅表反散射片圆心同轴设置形成的圆柱体；浅表剂量模块的圆心所在的轴线位于前侧壁的下缘沿中线向上1厘米处；也就是说，深部剂量模块1的圆心位于距离剂量计盒3上缘向下1cm的背面中间位置，浅表剂量模块2的圆心位于距离剂量计盒3下缘向上1cm的正面中间位置，浅表能量补偿滤片202上底面与剂量计盒3正面齐平，深部反散射片104下底面与剂量计盒3背面齐平。[0050]深部能量补偿滤片102为外径4.5mm，内径1.6mm，厚0.6mm的圆环柱，材质为304不锈钢。浅表能量补偿滤片202为外径4.5mm，内径1.0mm，厚0.6mm的圆环柱，材质为铜。深部滤片通孔103为直径1.6mm，厚0.6mm的圆柱体，浅表滤片通孔203为直径1.0mm，厚0.6mm的圆柱体。深部热释光片101和浅表热释光片201均为直径4.5mm，厚0.8mm的圆柱体，材质为lif。深部反散射片104和浅表反散射片204均为直径4.5mm，厚1.05mm的圆柱体，材质为金属铍。[0051]利用能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置进行辐射剂量测量，将x/γ辐射场按照自前侧壁至后侧壁的方向照射剂量试剂盒3；浅表剂量模块2先接受照射，深部剂量模块1后接受照射。能量补偿滤片过滤x/γ射线，减少能量在20-100kev的x/γ射线进入热释光片；在能量补偿滤片上开设的通孔，增加x/γ射线因与环境及热释光剂量装置材料发生散射产生的能量《20kev的射线进入热释光片的概率；在热释光片后方增设的反散射片，反射部分穿过热释光片的x/γ射线，增加进入热释光片的能量《20kev的x/γ射线数量；进而获得与入射x/γ射线能量成正相关的热释光剂量装置的能量响应曲线。[0052]利用本实施例的能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置获得的能量响应曲线如图4所示。[0053]通过比较观察图3和图4可见，实施例2中能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置的能量响应与入射x/γ射线能量成单调递增关系，能量为10kev x/γ射线在热释光片的能量沉积减少为原来的7.7％，对应探测阈值约提高为原来的3.6倍。[0054]本发明的能量响应与射线能量正相关的热释光剂量装置，通过在热释光片前设置能量补偿滤片，减少能量在20-100kev的x/γ射线能量沉积，降低了该能量区域的能量响应，解决了现有的大部分热释光剂量计在20-100kev能量区间仪器响应过高的问题，改善热释光剂量装置的能量响应曲线，使热释光剂量装置的能响与入射x/γ射线能量成单调递增关系，达到提高热释光剂量装置的测量精度的技术效果；通过在能量补偿滤片上开孔和在热释光片后设置反散射片，增加了能量《20kev的x/γ射线在热释光片的能量沉积，提高热释光剂量装置在低能区的能量响应，维持热释光剂量装置在低能区的探测下限的同时，达到了使热释光剂量装置的能量响应曲线与入射x/γ射线能量成正相关的技术效果。[0055]最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。









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