[发明专利]一种面向AB-BNCT混合辐射场剂量分布的测量方法及装置

说明书

本发明公开一种面向AB‑BNCT混合辐射场剂量分布的测量方法及装置，其中测量方法包括：中子与光纤阵列作用产生第一辐致荧光，伽马与光纤阵列作用产生第二辐致荧光和切伦科夫辐射；第一辐致荧光、第二辐致荧光和切伦科夫辐射沿光纤传输至传感器；第一辐致荧光、第二辐致荧光和切伦科夫辐射先后被转换成电信号和数字信号，被传输至计算机；利用光纤阵列与中子和伽马辐射相互作用的差异得到分别由中子和伽马辐射产生的辐致荧光和切伦科夫辐射的数字信号；旋转所述光纤阵列，得到不同角度下辐致荧光和切伦科夫辐射的数字信号。本发明实现了混合辐射场的甄别和快速测量，对核技术应用尤其是医学应用具有重要的价值。

技术领域

本发明涉及核辐射探测领域，尤其涉及一种面向AB-BNCT(Accelerator basedBoron Neutron Capture Therapy，加速器中子源硼中子俘获治疗)混合辐射场剂量分布的测量方法及装置。

背景技术

目前，针对中子和伽马混合辐射场的测量技术主要包括成对热释光剂量计、成对电离室、弗里克凝胶剂量计和胶片剂量计。其中，成对热释光剂量计和成对电离室是针对单个感兴趣点的测量手段，测量效率较低，若采用多组测量装置实现大面积的辐射场测量则花费较大，很难应用于辐射场的剂量分布测量。弗里克凝胶需要通过添加10B元素等手段改变其对中子和伽马响应的差异性，是一种被动式的测量手段，操作过程步骤繁琐，耗费时间较长。使用胶片剂量计对辐射场剂量进行测量需要高精度的读出设备，且读出过程的注意事项较多，具有无法实时测量的缺点。这些方法和装置都无法实现混合辐射场剂量分布的精确、实时测量。

发明内容

为了解决上述技术问题，实现混合辐射场的甄别和剂量分布的精确、实时测量，本发明提出了一种新的混合辐射场剂量分布的测量方法及装置，以实现混合辐射场的甄别和辐射场剂量分布的实时测量。

根据本发明的第一方面，一种面向AB-BNCT混合辐射场剂量分布的测量方法，包括以下步骤：步骤1、中子与光纤阵列作用产生第一辐致荧光，伽马与光纤阵列作用产生第二辐致荧光和切伦科夫辐射；步骤2、所述第一辐致荧光、第二辐致荧光和切伦科夫辐射沿光纤传输至MPPC(Multi-Pixel Photon Counter，多像素光子计数器)传感器；步骤3、所述第一辐致荧光、第二辐致荧光和切伦科夫辐射被转换成电信号，再经信号处理单元转换为数字信号，并传输至计算机；步骤4、利用所述光纤阵列与中子和伽马辐射相互作用的差异得到分别由中子和伽马辐射产生的辐致荧光和切伦科夫辐射的数字信号；步骤5、旋转所述光纤阵列，重复步骤1～步骤4，得到不同角度下辐致荧光和切伦科夫辐射的数字信号，直至所述光纤阵列旋转360°；步骤6、根据辐致荧光和切伦科夫辐射信号强度与辐射剂量间的转换关系，对信号进行图像重建，实现混合辐射场辐射剂量分布的测量。

进一步的，所述光纤阵列由紧密排列的光纤组成，包括有涂层的光纤和无涂层的光纤，两种光纤交替排列，所述有涂层的光纤与中子作用产生所述第一辐致荧光，与伽马作用产生所述第二辐致荧光，所述无涂层的光纤与伽马作用产生所述切伦科夫辐射。

进一步的，所述涂层为中子敏感材料，所述中子敏感材料包括氟化锂和碳化硼，所述光纤纤心材料包括石英。

更进一步的，所述光纤为无掺杂具有芯层/包层结构的阶跃多模光纤。

根据本发明的第二方面，一种面向AB-BNCT混合辐射场剂量分布的测量装置，包括：光纤阵列，用于区分中子和伽马辐射的差异，由紧密排列的光纤组成，包括有涂层的光纤和无涂层的光纤，两种光纤交替排列，所述有涂层的光纤与中子作用产生所述第一辐致荧光，与伽马作用产生所述第二辐致荧光，所述无涂层的光纤与伽马作用产生所述切伦科夫辐射；MPPC传感器，与所述光纤阵列通过光纤连接，用于接收所述第一辐致荧光、第二辐致荧光和切伦科夫辐射信号，将其转换为电信号；信号处理单元，用于将电信号转换为数字信号；计算机，用来对所述数字信号进行成像处理，得到混合辐射场辐射剂量分布；以及电机旋转平台，用于控制所述光纤阵列旋转，同时与所述计算机通信连接。