[发明专利]X线源模块对线列式组合连续进出样品辐照机

说明书

技术领域

 本发明主要涉及一种新型致电离辐射辐照专用设备，用可控制的不产生环境放射性核物质污染的新型X线技术替代目前广泛采用的放射性核辐照技术。本发明属于致电离辐射辐照设备技术领域。

背景技术

利用致电离辐射的强穿透性及对生物体的辐照剂量生物效应，人类从上世纪随着和平利用核能口号开始广泛把核辐照技术应用于诸如：食品保鲜，物品消毒灭菌杀虫，辐照生物效应研究，血液制品处理（防止输血反应）等等各种应用领域，也取得很大社会经济效益，辐照用核辐射源因而被广泛应用。特别在防止输血反应的血液制品辐照中，Co60血液辐照机还在较普遍使用。由于核辐射的不可控特性，核辐射源在制造，运输，储存以及最终报废后都一直产生对周围的辐射。由于放射性核素的自然衰变，核辐照设备所需辐照时间从出厂后即须随时间不断延长，达核素半衰期时（如Co60是5.3年）辐照时间必须增长1倍，终究会随用时过长需要报废以前放射源更换新的放射源。而放射源的生产，运输，储存，更换及废放射源的处理，都可能对周围人员安全造成核辐射危害。所以环境保护人士和广大关心环境保护的公众通过各种立法，从一开始就把核辐射源作为具有对环境产生放射性核污染潜在威胁的危险品严加管控。随着公众环保意识的不断加强，以及所发生过的核物质泄漏事故的严重后果产生恶劣影响，这种管控还在不断加强。从上世纪80年代以来，人们开始用可控致电离辐射技术例如加速器和X线装置产生的致电离辐射来替代核辐射用于辐照产业，希望最终彻底摆脱对核辐照源的依赖，消除对环境产生放射性核污染潜在威胁。但是，加速器存在设备体积大，价格昂贵，管理复杂，运行成本高等缺点。从技术上分析，虽然其辐射能量高，但束流强度有限且截面有限，如要求大面积照射则需要扫描增加设备复杂性降低了辐照强度。而X线发生装置则相对于加速器要简单得多。传统上X线发生装置是被广泛应用于医学影像诊断，工业成像无损检测和公共安全影像检查，至今还在不断发展推广。从上世纪90年代起，美国，日本等国不少制造商开始设计生产专用生物样品辐照的X线设备替代铯137或钴60放射源，由于辐射完全可控，不存在放射性核处理问题，辐照腔体积小，防护完善，受到用户和环保部门普遍欢迎，至今已在全球包括我国市场得到推广。但是由于现有用于血液制品辐照的X血液辐照机还基本靠进口，其辐照效率较低，且价格较高还难以在价格上与国产Co60血液辐照机竞争，致使我国目前血液辐照应用中基本还是Co60血液辐照机的天下，与国际绿色环保可持续发展的主流背道而驰。

美国Rad Source公司在1996年曾生产开发RS3000型X线血液辐照机，采用一对上下160kV4kW工业X线源固定照射方式，解决了血液辐照基本要求，由于相比核辐照血液辐照机在环保上的潜在优势，很快被竞争的核辐照技术企业技术买断后停产。该公司又于2007年研究开发出专用辐照X线管，即所谓4π辐照X线管并成功用于血液辐照机。创新采用中心细管状灯丝阴极，外包筒状阳极，在阳极筒外套水冷筒结构，使得整个阳极筒表面为X线辐射体。但是追求4π辐照角度效果使得同时采用的90度至180度反射X线的平均效果减弱了其中透射阳极透射X线的增强效果，虽然其对所产生X线的利用率比常规X线管大为提高，但使得其总平均辐射效率比100%透射阳极X线管还是较低。该机器为解决血袋辐照均匀性，采用了六只样品筒平行与阳极筒并包围在阳极筒外，用专门设计驱动机构驱动，使得样品筒围绕阳极筒在一个辐照周期围阳极筒公转一圈同时各自传一圈，未能实现连续进出样。该机器最大缺陷是其X线管未能做到永久真空密封，需要配合真空泵工作，是相对现有工业X线管的退步。同时造成该设备的制造维护费用过高，影响了其应用推广。