技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輻射劑量儀的電離室設(shè)計技術(shù)，具體涉及一種利用鈦材料進(jìn)行電離室X、γ能量響應(yīng)補償?shù)姆椒ā?/p>

背景技術(shù)

當(dāng)進(jìn)行X、γ輻射劑量的測量時，電離室的室壁材料可以是非空氣等效材料?？紤]到電離室的綜合性能要求，如機械性能、焊接密封性、防潮、抗腐蝕性以及加工工藝等，室壁(高壓極和收集極)一般選取優(yōu)質(zhì)合金鋼材料。對于輻射防護(hù)用X、γ輻射劑量與劑量率儀，相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求：X、γ輻射能量在0.08～1.5MeV范圍內(nèi)的響應(yīng)，必須在¹³⁷Cs響應(yīng)的±30％以內(nèi)。而鋼質(zhì)電離室對X、γ輻射的響應(yīng)，一般在100～200keV能量范圍內(nèi)存在過響應(yīng)問題，需要進(jìn)行能量響應(yīng)的補償。補償電離室的能量響應(yīng)時，在電離室外表面按照一定比例和厚度貼錫材料是常見的方法。貼錫的方法就是利用錫材料對低能X、γ射線的衰減作用來壓低100～200keV能量范圍的過響應(yīng)。而當(dāng)電離室探測的γ射線能量在3MeV以上時，貼錫的補償效果不是很理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對鋼質(zhì)電離室對X、γ輻射的響應(yīng)，需要進(jìn)行能量響應(yīng)補償?shù)膯栴}，提供一種利用鈦材料進(jìn)行電離室X、γ能量響應(yīng)補償?shù)姆椒ā?/p>

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種利用鈦材料進(jìn)行電離室X、γ能量響應(yīng)補償?shù)姆椒?，所述電離室的收集極為鋁或鈦材質(zhì)，高壓極為不銹鋼材質(zhì)，高壓極外設(shè)有不銹鋼屏蔽外殼，其中，在不銹鋼高壓極的內(nèi)表面設(shè)置一層鈦質(zhì)襯層。

進(jìn)一步，如上所述的利用鈦材料進(jìn)行電離室X、γ能量響應(yīng)補償?shù)姆椒ǎ渲校讳P鋼高壓極和屏蔽外殼的總厚度應(yīng)在保證電離室氣密性以及機械性能的基礎(chǔ)上不超過3mm。

進(jìn)一步，如上所述的利用鈦材料進(jìn)行電離室X、γ能量響應(yīng)補償?shù)姆椒?，其中，高壓極內(nèi)表面的鈦質(zhì)襯層的厚度為0.2mm～2mm。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明通過在鋼質(zhì)高壓極內(nèi)表面襯加厚度適宜的鈦材料，解決了鋼質(zhì)電離室對100～200keV能量范圍內(nèi)X、γ射線的過響應(yīng)問題，同時，對能量高于300keV的X、γ射線響應(yīng)的變化并不大，對于展平能量在0.08～7.0MeV范圍內(nèi)X、γ射線的響應(yīng)曲線具有明顯的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明在圓柱形電離室中具體實現(xiàn)的原理結(jié)構(gòu)圖；

圖2為應(yīng)用本發(fā)明的圓柱形電離室能量響應(yīng)的計算曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施過程對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明利用鈦材料來展平鋼質(zhì)電離室對0.08～7.0MeV能量范圍內(nèi)X、γ輻射的響應(yīng)，使其在¹³⁷Cs響應(yīng)的±30％以內(nèi)。電離室收集極為鋁或鈦材質(zhì)，高壓極為不銹鋼材質(zhì)，在不銹鋼高壓極的內(nèi)表面設(shè)置一層鈦質(zhì)襯層，由于鈦的原子序數(shù)小于鐵的，從而可以很好地優(yōu)化電離室在100～200keV能量范圍內(nèi)的過響應(yīng)問題。

電離室靈敏體積內(nèi)的工作氣體對X、γ射線的響應(yīng)，主要來自于射線與室壁材料相互作用產(chǎn)生的次級電子的貢獻(xiàn)。而室壁對響應(yīng)有貢獻(xiàn)的同時，也對X、γ射線具有衰減作用。衰減作用對能量低于200keV的射線尤為明顯。因此，合理設(shè)計室壁材料以及厚度，能夠優(yōu)化電離室的能量響應(yīng)。現(xiàn)有技術(shù)中貼錫的方法就是利用錫材料對低能X、γ射線的衰減作用。同樣，也可以通過降低室壁響應(yīng)貢獻(xiàn)的方法來展平能響曲線。

展平鋼質(zhì)電離室能響曲線的關(guān)鍵在于降低100～200keV能量范圍內(nèi)響應(yīng)的同時，保證80keV能量處不至于欠響應(yīng)。電離室靈敏體積內(nèi)的工作氣體對X、γ射線的響應(yīng)，主要來自于射線與室壁材料相互作用產(chǎn)生的次級電子的貢獻(xiàn)。由于能量低于200keV的β粒子在鋼中的射程很短，只有微米量級；所以在低能段(200keV以下)，室壁對響應(yīng)的貢獻(xiàn)主要來自于最靠近靈敏體積的薄層材料。而對于能量為100～200keV的光子與物質(zhì)相互作用的形式主要為光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)，其反應(yīng)截面分別正比于Z⁵和Z。因此，將鈦材料襯于電離室高壓極的內(nèi)表面，可以減小光子與其發(fā)生相互作用的概率，從而解決鋼質(zhì)電離室對100～200keV能量范圍內(nèi)X、γ射線的過響應(yīng)問題。與此同時，鐵和鈦對能量高于300keV的窄束光子的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)的差別不大，所以鋼質(zhì)高壓極的內(nèi)表面襯加厚度適宜的鈦材料后，電離室對能量高于300keV的X、γ射線響應(yīng)的變化并不大。綜上所述，電離室收集極材料選用鋁或鈦，不銹鋼質(zhì)高壓極內(nèi)表面襯加厚度適宜的鈦材料，并且不銹鋼質(zhì)高壓極和屏蔽外殼的總厚度也適宜，對于展平能量在0.08～7.0MeV范圍內(nèi)X、γ射線的響應(yīng)曲線是比較有效的。