[發(fā)明專利]測(cè)量加速器能量的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910243772.7
• 申請(qǐng)日: 2009-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN102109605A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧艷麗;朱國(guó)平;苗齊田;王兵;曹艷鋒;明申金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同方威視技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01T1/02
• 分類號(hào): G01T1/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張成新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量加速器能量的方法，特別是用于核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中加速器產(chǎn)生的X射線能量的測(cè)定。

背景技術(shù)

在核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中，確定加速器發(fā)射出的X射線束的能量非常重要，目前在工業(yè)加速器的能量測(cè)試中，較常用的測(cè)量方法是鋼材料半值層法，即：

在加速器束流方向選擇一固定位置，垂直束流方向分別放置一定數(shù)量相同厚度的鋼板，探測(cè)器放置在靠近鋼板的位置，通過(guò)測(cè)量X射線經(jīng)過(guò)不同有效鋼板厚度后的探測(cè)器的信號(hào)相對(duì)不加任何鋼板時(shí)探測(cè)器信號(hào)的系列比值擬合成曲線，由曲線再推算出對(duì)應(yīng)的鋼板半值層厚度，半值層是指原始X射線束劑量率衰減為二分之一時(shí)所需某種材料(如鋼板)的厚度，然后與一套半值層參考數(shù)據(jù)(如美國(guó)NCRP51報(bào)告中的表E13)進(jìn)行比較，通過(guò)比對(duì)半值層值去判斷產(chǎn)生X射線的加速器能量。

上述方法存在許多缺點(diǎn)：

1、判斷能量的參考依據(jù)比較粗略：僅用半值層作為能量判據(jù)比較粗略，因?yàn)橥荒芰可渚€在屏蔽材料中會(huì)被硬化，存在第一個(gè)、第二個(gè)以及平衡時(shí)等多個(gè)半值層數(shù)值，半值層不是唯一的，而是對(duì)應(yīng)一個(gè)范圍，因此能量相差不多的射線對(duì)應(yīng)半值層范圍存在重疊區(qū)域而難以區(qū)分出來(lái)，即能量分辨力不理想。舉例：測(cè)量得到的鋼半值層為23mm時(shí)，該方法難以判斷為是4MV還是6MV的加速器。

2、該方法作為能量判斷的參考數(shù)據(jù)主要來(lái)源于醫(yī)用加速器寬束條件下給出的數(shù)據(jù)，對(duì)于扇形窄束、小射野條件下的工業(yè)用加速器并不完全適用。

3、由于該方法總體比較粗曠，在測(cè)試中沒(méi)有對(duì)幾何布局等參數(shù)提出嚴(yán)格要求，而事實(shí)上當(dāng)探測(cè)器緊靠屏蔽塊時(shí)微小的距離變化會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果將帶來(lái)較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供另一種能夠更準(zhǔn)確測(cè)量與判斷電子加速器產(chǎn)生的不同限束條件下X射線能量方法。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種測(cè)量加速器能量的方法，該方法包括如下步驟：測(cè)量步驟：測(cè)量加速器發(fā)出的X射線的衰減倍數(shù)隨屏蔽材料厚度變化的測(cè)量曲線，比較步驟：將測(cè)得的測(cè)量曲線與參考曲線進(jìn)行比較，由此確定加速器發(fā)出的X射線的能量。

該方法不受加速器限束條件限制，而且成本低、操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)直觀、精度高，由人為因素帶來(lái)的誤差很小，不僅可廣泛適用于核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中各類加速器的生產(chǎn)、調(diào)試、驗(yàn)收中的質(zhì)量控制，而且還可以指導(dǎo)工作人員進(jìn)行加速器的精確調(diào)試。

附圖說(shuō)明

圖1為利用蒙卡模擬計(jì)算軟件獲得的2.5～4MV加速器的參考標(biāo)準(zhǔn)KD曲線(屏蔽材料：鋼)；

圖2為KD曲線法能量測(cè)量方法示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明提供的KD曲線法測(cè)試方案示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的錐束5.0-7.5MV加速器的參考KD曲線。

圖5-9為根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例測(cè)量結(jié)果。

圖10是示意圖，示出了3MV加速器能量隨電子槍高壓調(diào)節(jié)的變化趨勢(shì)，加速器能量隨電子槍高壓升高而降低，能量變化范圍約為0.8MV。

圖11是示意圖，示出了3MV加速器能量隨磁控管脈沖電流調(diào)節(jié)的變化趨勢(shì)，加速器能量隨磁控管脈沖電流升高而升高，能量變化范圍約為0.3MV。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的測(cè)量加速器能量的方法包括：測(cè)量步驟：測(cè)量加速器發(fā)出的X射線的衰減倍數(shù)隨屏蔽材料厚度變化的測(cè)量曲線，以及比較步驟：將測(cè)得的測(cè)量曲線與參考曲線進(jìn)行比較，由此確定加速器發(fā)出的X射線的能量。

X射線的衰減倍數(shù)隨屏蔽材料厚度變化的測(cè)量曲線，即KD曲線，是X射線通過(guò)不同厚度的屏蔽材料后的衰減倍數(shù)變化曲線。這里屏蔽材料可以包括鎢、鋼、鉛、鋁、水、晶體等各種無(wú)機(jī)和有機(jī)材料。

首先用蒙卡模擬計(jì)算軟件(例如GEANT?4)進(jìn)行計(jì)算，本發(fā)明根據(jù)應(yīng)用需要僅給出了(1.0-12)MV能量間隔為0.5MV的參考KD曲線。如圖1所示，圖1中給出部分能量段(2.5～4MV)的KD曲線，分別對(duì)應(yīng)能量為2.5MV、3.0MV、3.5MV和4.0MV加速器電子打靶后通過(guò)狹縫出來(lái)的X射線在鋼屏蔽材料中的KD衰減特性。

這里采用Geant4程序模擬單能電子打靶，然后獲取前向5度以內(nèi)的能譜，作為各能量的能譜，同時(shí)獲得X射線的角分布。其中靶材料和尺寸可根據(jù)加速器的具體參數(shù)來(lái)確定。表1是本方法模擬計(jì)算中所對(duì)應(yīng)的靶材料和尺寸。

表1各種能量所對(duì)應(yīng)的靶材料和尺寸