[發明專利]利用尼龍材料進行電離室X、γ能量響應補償的方法

有效

• 申請號: 201110449665.7
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN103185892A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 靳根;劉倍;徐園;陳法國
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院
• 主分類號: G01T1/14
• 分類號: G01T1/14;H01J47/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術領域

本發明涉及輻射劑量儀的電離室設計技術，具體涉及一種利用尼龍材料進行電離室X、γ能量響應補償的方法。

背景技術

當進行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。考慮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)一般選取優質合金鋼材料。對于輻射防護用X、γ輻射劑量與劑量率儀，相關國家標準要求：X、γ輻射能量在0.08～1.5MeV范圍內的響應，必須在¹³⁷Cs響應的±30％以內。由于合金鋼不是空氣等效材料，鋼質電離室對X、γ輻射的響應，一般在100～200keV能量范圍內存在過響應問題，需要進行能量響應的補償，展平所要求的X、γ光子能量范圍內的響應曲線。補償電離室的能量響應時，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。而當電離室探測的γ射線能量在3MeV以上時，貼錫的補償效果不是很理想。

發明內容

本發明的目的在于針對鋼質電離室對X、γ輻射的響應，需要進行能量響應補償的問題，提供一種利用尼龍材料進行電離室X、γ能量響應補償的方法。

本發明的技術方案如下：一種利用尼龍材料進行電離室X、γ能量響應補償的方法，所述電離室的收集極為鋁材質，高壓極為不銹鋼材質，高壓極外設有不銹鋼屏蔽外殼，其中，在不銹鋼高壓極的內表面設置一層碳纖維增強尼龍材料襯層。

進一步，如上所述的利用尼龍材料進行電離室X、γ能量響應補償的方法，其中，不銹鋼高壓極和屏蔽外殼的總厚度應在保證電離室氣密性以及機械性能的基礎上不超過2mm。

進一步，如上所述的利用尼龍材料進行電離室X、γ能量響應補償的方法，其中，高壓極內表面的碳纖維增強尼龍材料襯層的厚度為0.2mm～3mm。

更進一步，如上所述的利用尼龍材料進行電離室X、γ能量響應補償的方法，其中，所述的碳纖維增強尼龍材料為PA-6或PA-66。

本發明的有益效果如下：本發明通過在鋼質高壓極內表面襯加厚度適宜的碳纖維增強尼龍材料，解決了鋼質電離室對100～200keV能量范圍內X、γ射線的過響應問題，同時，對能量高于300keV的X、γ射線響應的變化并不大，對于展平能量在0.08～7.0MeV范圍內X、γ射線的響應曲線具有明顯的效果。

附圖說明

圖1為本發明在圓柱形電離室中具體實現的原理結構圖；

圖2為應用本發明的圓柱形電離室能量響應的計算曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施過程對本發明進行詳細的描述。

本發明利用碳纖維增強尼龍材料來展平鋼質電離室對0.08～7.0MeV能量范圍內X、γ輻射的響應，使其在¹³⁷Cs響應的±30％以內。由于尼龍的平均原子序數小于鐵的，當尼龍材料置于不銹鋼室壁的內表面時，可以較好地優化電離室在100～200keV能量范圍內的過響應問題。

電離室靈敏體積內的工作氣體對X、γ射線的響應，主要來自于射線與室壁材料相互作用產生的次級電子的貢獻。而室壁對響應有貢獻的同時，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，合理設計室壁材料以及厚度，能夠優化電離室的能量響應。

展平鋼質電離室能響曲線的關鍵在于降低100～200keV能量范圍內響應的同時，保證80keV能量處不至于欠響應。由于能量低于200keV的β粒子在鋼中的射程很短，為微米量級；所以在低能段(200keV以下)，電離室室壁對響應的貢獻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的光子與物質相互作用的形式主要為光電效應和康普頓效應，其反應截面分別正比于Z5和Z。因此，將尼龍材料襯于電離室高壓極的內表面，可以減小光子與其發生相互作用的概率，從而解決鋼質電離室對100～200keV能量范圍內X、γ射線的過響應問題。與此同時，鐵、碳、氮以及氫元素對能量高于300keV的窄束光子的質量轉移系數的差別不大，所以鋼質高壓極的內表面襯加厚度適宜的尼龍材料后，電離室對能量高于300keV的X、γ射線響應的變化并不大。綜上所述，不銹鋼質高壓極內表面襯加厚度適宜的尼龍材料，對于展平能量在0.08～7.0MeV范圍內X、γ射線的響應曲線是很有效的。