[發明專利]電子直線加速器二維掃描高能X線輻照系統

有效

• 申請號: 201410023724.8
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103762007A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 譚大剛
• 申請（專利權）人: 匯佳生物儀器（上海）有限公司
• 主分類號: G21K5/00
• 分類號: G21K5/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周楠

技術領域

?本發明主要涉及一種新型致電離輻射輻照專用設備，特別是涉及一種電子直線加速器二維掃描高能X線輻照系統，屬于致電離輻射輻照設備技術領域。

背景技術

利用致電離輻射的強穿透性及對生物體的輻照劑量生物效應，人類從上世紀隨著和平利用核能口號開始廣泛把核輻照技術應用于諸如：化工塑料改性，食品保鮮，物品消毒滅菌殺蟲，輻照生物效應研究，血液制品處理（防止輸血反應）等等各種應用領域，也取得很大社會經濟效益。輻照用核輻射源因而被廣泛應用，特別在食品保鮮，物品消毒滅菌殺蟲輻照中，以高活度Co60為輻照源的大型核輻照站目前在我國各省區都已得到較普遍使用。由于核輻射的不可控特性，核輻射源在制造，運輸，儲存以及最終報廢后都一直產生對周圍的輻射。由于放射性核素的自然衰變，核輻照設備所需輻照時間從出廠后即須隨時間不斷延長，達核素半衰期時（如Co60是5.3年）輻照時間必須增長1倍，終究會隨用時過長需要報廢以前放射源更換新的放射源。而放射源的生產，運輸，儲存，更換及廢放射源的處理，都可能對周圍人員安全造成核輻射危害。數年前河南某核輻照站發生卡源事故，居然造成廣大居民大面積逃離的社會群體事件，就是一個鮮活的案例。所以環境保護人士和廣大關心環境保護的公眾都要求通過各種立法，從一開始就把核輻射源作為具有對環境產生放射性核污染潛在威脅的危險品嚴加管控。隨著公眾環保意識的不斷加強，以及所發生過的核物質泄漏事故的嚴重后果產生惡劣影響，這種管控還在不斷加強。從上世紀80年代以來，人們開始用可控致電離輻射技術例如加速器和X線裝置產生的致電離輻射來替代核輻射用于輻照產業，希望最終徹底擺脫對核輻照源的依賴，消除對環境產生放射性核污染潛在威脅。但是，目前比較成熟的輻照用電子加速器大多還是用在直接利用電子束進行輻照的化工塑料產業。高能電子束雖然可以在被照物表面形成高輻照劑量，但由于電子射程有限，盡管用掃描技術可以擴大輻照寬度，也只能用于對行進中的一定寬度有限厚度塑料化工材料作表層連續輻照處理。對于需要對較大包裝內相當深度的食品保鮮及物品消毒殺菌殺蟲等輻照的需求，加速器電子束輻照無法滿足和直接使用，用戶還得依靠具有強穿透力的Co60伽馬輻射裝置。

從理論上分析，數兆至數十兆伏級高能電子束在轟擊金屬靶時能轉換為能量數兆至數十兆電子伏的高能X線光子輻射，其轉換效率遠遠高于目前百千伏級的X線發生設備，其產生的X線輻射光子的平均穿透力還遠高于Co60的伽馬光子穿透能力。但由于和放射性核伽馬射線的各向同性輻照不同，也和普通數十千伏百千伏電子產生的X線有較大輻照角分布不同，這種高能X線光子產生后主要部分幾乎都朝向與入射電子飛行的方向相接近角度的方向輻射，輻照角度較小，不能簡單有效地用于較大包裝樣品輻照。此外由于所產生高能X線穿透能力極強，設備的輻射防護問題遠較電子直線加速器復雜，限于技術發展限制，目前的電子加速器制造商還未能在高能X線輻照系統研發上作出足夠的技術投入，使得能夠替代高活度Co60核輻照站的高能X線輻照系統的產品至今還未能出現并到達用戶手中。而由于環境保護要求，各國都在限制核輻照源裝置的進口和出口，這種現狀勢必影響了輻照技術應用的推廣。

本發明就是根據這一技術背景研究產生的。在新型輻照專用透射式直接水冷陽極超大焦點X線管（專利申請號201210302279.X）的思路基礎上，發明人把電子束能量提高到10-20兆電子伏，利用目前輻照用電子直線加速器作為高能電子束來源來照射重金屬靶材產生高能X線輻射，大大提高X線能量轉換效率及光子能量穿透能力以及所形成的輻照劑量強度；把目前電子加速器所采用的一維掃描改為類似電視真空顯像管采用的二維掃描，從而獲得超大面積的電子束輻照野，配上超大面積透射式X線轉換靶，有效解決高能韌致輻射出射角度小，輻照面小的問題。為了充分利用高能X線穿透力強的優勢，充分利用穿透樣品包后的高能X線輻照能量，設計配套了順輻照方向伸展的輻照防護室，解決了設備輻射防護問題，并在輻照防護室內配以反復折返式樣品傳送機構，解決連續輻照狀態樣品自動進出和樣品包裝內部輻照劑量均勻性問題，最終形成本發明“電子直線加速器二維掃描高能X線輻系統”，可以有效地替代目前還在廣泛使用的以Co60為輻照源的核輻照站。

隨著綠色環保意識在全球不斷增強，輻照產業在食品中成藥及生物制品輻照方面的普遍應用的現狀已經對大力發展輻照專用高能X線設備的研發提出了強烈需求，要求最終徹底擺脫對核輻照源的依賴，消除對環境產生放射性核污染潛在威脅。本發明正是解決輻照產業擺脫對放射性核素源依賴的有效新產品。

發明內容

發明目的