[其他]電子束和β射線兩用外推電離室

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85102528
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN85102528B
• 公開（公告）日: 1988-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳濤;李好賢;周光文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院新疆物理研究所
• 主分類號(hào): H01J47/02
• 分類號(hào): H01J47/02
• 代理公司: 中國科學(xué)院新疆專利事務(wù)所
• 代理人: 王蔚

本發(fā)明屬于輻射劑量學(xué)，它是測量電子束和β射線在物質(zhì)表面和深部劑量的次級標(biāo)準(zhǔn)儀器。

外推電離室是一臺(tái)電離空腔大小可變的平行平板電離室，它根據(jù)布喇格-格雷公式，通過測量電子束或β射線在不同大小電離空腔內(nèi)所產(chǎn)生的電離電流，借助于兩個(gè)外推（體積外推，窗厚外推）能夠準(zhǔn)確、方便、可靠地測量出電子束或β射線在物質(zhì)表面和深部的吸收劑量。由于目前還沒有一個(gè)能表示電子束或β射線劑量率隨物質(zhì)深度而變化的統(tǒng)一的理論公式，所以靠實(shí)驗(yàn)測定電子束或β射線在物質(zhì)里的劑量分布是重要的工作，而外推電離室是這方面劑量工作的標(biāo)準(zhǔn)儀器。世界上作為劑量標(biāo)準(zhǔn)儀器的外推電離室基本上是單一的電子束外推電離室或者是β射線外推電離室（精度在1%以內(nèi)），也有β射線、α射線、軟X射線兼容的外推電離室。我國目前僅有單一的β射線外推電離室（精度在2%～3%），尚無測電子束的外推電離室。與本發(fā)明相近的技術(shù)資料主要有下列幾篇：

1.Loevinger，R.，andTrott.N.G.（1965）.DesignandOperationofanExtrapolationchamberWithRemovableElectrodes.（電極可拆裝的外推電離室的設(shè)計(jì)和操作）。IntermationJournalofAppliedRadiationandIsotopes，17.103。

2.Markus，B.KinepolarisierungseffektfreieGraphit-DoppelextrapolationskammerzurAbsclut-dosimetrieschnellerElektronen。（用作高能電子絕對劑量計(jì)的無極化石墨雙外推電離室）。Strahlentherapie150（1975）307-320（NI3）。

本發(fā)明的目的是為了解決國內(nèi)尚無法精確測定電子束在物質(zhì)表面及深部吸收劑量分布問題;對β射線的同位素進(jìn)行表面劑量率的測定工作。

電子束和β射線兩用外推電離室既能測電子束劑量又能測β射線劑量，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的輻射劑量儀器。電子束和β射線兩用外推電離室主要由等效電離空腔、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、載片轉(zhuǎn)盤、測溫系統(tǒng)和主體外殼五部分組成，第一部分為等效電離空腔部分，等效電離空腔〔23〕主要由活動(dòng)下電極〔1〕、等效環(huán)〔11〕、窄邊絕緣環(huán)〔2〕和前壁上電極〔3〕圍繞組成。活動(dòng)下電極分為收集極〔4〕和保護(hù)極〔5〕兩部分，它們之間用琥珀或有機(jī)玻璃隔開，與人體組織等效的聚苯乙烯活動(dòng)下電極，則是用車床在其表面導(dǎo)電膜上開一個(gè)寬為0.6mm的槽溝把收集極和保護(hù)極分開。本發(fā)明將活動(dòng)下電極與其金屬托盤〔7〕的連接，由螺釘固定式改為緊配合插入式，并將活動(dòng)下電極的電纜〔8〕從金屬托盤側(cè)壁下方的豁口〔9〕引出，連到電離電流輸出插座上〔6〕。這樣就能根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，方便地拆換上各種規(guī)格的活動(dòng)下電極，準(zhǔn)確地確定其安裝位置。關(guān)于活動(dòng)下電極的表面導(dǎo)電層，本發(fā)明對半導(dǎo)體硅采用真空濺射的方式形成一層碳膜，而對聚苯乙烯仍然采用真空蒸鍍的方法鍍碳膜。電子束和β射線兩用外推電離室的一個(gè)特點(diǎn)是等效環(huán)〔11〕可更換。為了適應(yīng)不同射線和不同被測材料對等效電離空腔的不同要求，等效環(huán)的厚度及材料也隨之更換。為了將微型溫度測量探頭〔10〕安放在等效電離空腔〔23〕內(nèi)部，在等效環(huán)內(nèi)壁中部開有能放量微型測溫探頭的槽頭。為了防止在測電子束劑量時(shí)，前壁上電極高壓〔3〕和等效環(huán)〔11〕間的空氣隙擊穿，對導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的等效環(huán)要把其上部邊緣的棱角磨成圓弧狀，其磨圓程度視加在前壁上電極的最高電壓而定，除磨圓以外，還要在等效環(huán)上平面粘上與之形狀相同的高絕緣薄墊圈〔25〕，該墊圈由聚酯薄膜或云母片及其他絕緣材料制成。在等效環(huán)外圓壁上套有高出等效環(huán)上平面各種不同厚度的窄邊絕緣環(huán)〔2〕，其作用是限制活動(dòng)下電極和窗口〔12〕間的最小平行間隙，而且支承著前壁上電極〔3〕。由于電子束和β射線對活動(dòng)下電極與窗口間的最小平行間隙有不同的要求，根據(jù)需要改換套在等效環(huán)〔11〕上的絕緣窄環(huán)〔2〕是一個(gè)重要的措施。本裝置絕緣窄環(huán)用有機(jī)玻璃精加工而成，其厚度的誤差小于1絲米。前壁上電極是用0.75mm的鋁箔或鍍鋁的聚苯乙烯薄膜，緊貼在內(nèi)徑大于絕緣窄環(huán)的銅環(huán)〔13〕上并懸放在絕緣窄環(huán)上，銅環(huán)通以高壓，對應(yīng)于等效環(huán)內(nèi)圓上的前壁上電極又稱為電子束和β射線兩用外推電離室的窗口〔12〕。石墨材料前壁上電極是厚度為2.19mm的石墨片。目前電子束和β射線兩用外推電離室已制備好的等效電離空腔材料為硅、聚苯乙烯和石墨，每套都含有直徑為1mm、3mm、10mm和30mm四種不同收集極的活動(dòng)下電極，所有活動(dòng)下電極的總直徑均是50mm，石墨和人體組織等效電離空腔滿足15meV以下電子束輻照的需要，硅等效電離空腔滿足2meV以下電子束的輻照需要，所測劑量率在10⁷拉德/小時(shí)以下。其次是電子束和β射線兩用外推電離室的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，是由步進(jìn)電機(jī)甲〔14〕驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿〔15〕，帶動(dòng)一套螺距為0.5mm的千分卡螺桿組件〔16〕，最后通過金屬托盤推動(dòng)活動(dòng)下電極沿等效環(huán)內(nèi)壁相對于窗口上下移動(dòng)，其移動(dòng)的總行程為20mm，在總行程中的誤差小于1絲米，重復(fù)精度小于3μm，活動(dòng)下電極和前壁上電極不平行度小于0.1度。金屬托盤也可以由步進(jìn)液壓裝置直接推動(dòng)。第三，電子束和β射線兩用外推電離室有一個(gè)載片轉(zhuǎn)盤〔17〕，該盤安裝在窗口〔12〕上方，其主要作用是利用載片轉(zhuǎn)盤所載的各種不同厚度的材料片，自動(dòng)改變窗口的厚度，使儀器能連續(xù)測量不同厚度下的吸收劑量率，以便外推出材料表面的劑量率。載片轉(zhuǎn)盤用金屬材料制成，也可以用有機(jī)材料制成，要求其平整度小于0.3mm，并且還要在載片轉(zhuǎn)盤的四周加工有4個(gè)或4個(gè)以上的二階臺(tái)載片孔〔24〕，每個(gè)孔的直徑和窗口的直徑相同，而且在盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)各孔依次和窗口同心。載片轉(zhuǎn)盤的厚度根據(jù)電子束的能量而定，以剛能阻止全部電子通過為限。載片轉(zhuǎn)盤和窗口平行距離可調(diào)節(jié)，并用特制的螺帽〔18〕將調(diào)節(jié)好的距離鎖定。在計(jì)算劑量率時(shí)載片轉(zhuǎn)盤和窗口平行距離所造成的誤差可給予修正。載片轉(zhuǎn)盤由安裝在中筒〔19〕壁上的步進(jìn)電機(jī)乙〔20〕轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以用其他能控制轉(zhuǎn)角的動(dòng)力設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)，在測β射線時(shí)可人工手動(dòng)。第四，電子束和β射線兩用外推電離室，采用微型溫度測量探頭〔10〕在等效電離空腔〔23〕內(nèi)部測量電離空氣的溫度，這一點(diǎn)特別值得注意，因?yàn)闇y電子束時(shí)劑量率較高，在等效電離空腔里引起的溫升較大，有時(shí)達(dá)5～6℃，一般外推電離室用實(shí)驗(yàn)室的溫度代替空腔里的溫度，這對實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)造成一些誤差，采用腔內(nèi)測溫后這一誤差就可克服。當(dāng)然這種放在等效電離空腔內(nèi)的微型測溫探頭抗輻射能力要強(qiáng)，在累積劑量為10⁸拉德時(shí)靈敏度仍能保持在0.1℃左右，整個(gè)測溫系統(tǒng)的測溫誤差小于0.2℃。在本裝置中微型測溫探頭采用本研究所研制的抗輻射熱敏電阻，也可以采用微型的白金電阻測溫探頭。第五，電子束和β射線兩用外推電離室的主體外殼，是由多功能的底座〔21〕與一個(gè)拆卸方便的中筒兩部分緊配合而成，中筒除了起支承載片轉(zhuǎn)盤〔17〕、等效環(huán)〔11〕和傳動(dòng)螺桿組件〔16〕外，對活動(dòng)下電極的引出電纜〔8〕還起著屏蔽作用。底座除了起支承儀器中筒外，本身還帶有準(zhǔn)直套筒〔22〕，能使螺桿在移動(dòng)時(shí)保持好的平行度。安在底座上的步進(jìn)電機(jī)甲〔14〕是整個(gè)儀器的動(dòng)力裝置。