[发明专利]一种辐射剂量测量方法与装置

说明书

本发明公开一种辐射剂量测量方法与装置，其中测量方法包括：射线与两根并排排列、长度不等的光纤的探头分别作用，产生第一切伦科夫辐射和第二切伦科夫辐射；辐射信号由光纤本身传送到传感器；光信号先后被转换为电信号、数字信号；计算机将第一切伦科夫辐射与第二切伦科夫辐射的数字信号相减，得到测量区域的信号；根据切伦科夫辐射信号与辐射剂量间的关系，实现辐射剂量的测量。本发明实现了辐射剂量的快速、准确、实时测量，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，尤其涉及一种辐射剂量测量方法与装置。

背景技术

目前，国内外已经对辐射的剂量测量方法进行了很多研究，比较常用的包括电离室、热释光剂量计和闪烁体光纤剂量计。应用电离室测量辐射剂量时，需要避免电离室的角度响应依赖性，且需要对读数进行复杂的校正才能实现剂量测量，过程繁琐。热释光剂量计使用前需要刻度标定，标定和读出过程繁琐且依赖于热源，无法实时读取数据，并只能在亚厘米量级测量剂量，空间分辨率较低。闪烁体光纤剂量计中的闪烁晶体在高温高电离密度下存在猝灭效应及经过光纤输出的信号中含有切伦科夫噪声信号，影响了闪烁体光纤剂量计测量的准确性，限制了其对辐射剂量测量的应用。这些方法和装置都无法实现辐射剂量的快速、准确、实时测量。

发明内容

为了解决上述技术问题，实现辐射剂量的快速、准确、实时测量，本发明提供一种基于光纤的辐射剂量测量方法和装置。

本发明一方面提供一种辐射剂量测量方法，包括：步骤1、射线与两根并排排列、长度不等的光纤的探头分别作用，产生第一切伦科夫辐射和第二切伦科夫辐射，两根光纤探头长度差的部分为测量区域；步骤2、所述第一切伦科夫辐射和所述第二切伦科夫辐射由光纤本身传送到传感器；步骤3、所述传感器通过测量所述第一切伦科夫辐射和第二切伦科夫辐射的光谱和强度，将其转换成电信号，之后进入数据采集单元，转换为数字信号；步骤4、将所述第一切伦科夫辐射与第二切伦科夫辐射的数字信号相减，得到所述测量区域的信号；步骤5、根据公式D＝k*Count，实现辐射剂量的测量，其中D为辐射剂量，Count为切伦科夫辐射信号，k为转换系数。

进一步，所述光纤为具有芯层/包层结构的阶跃多模塑料光纤。

进一步，所述探头端面涂有或包覆反射材料。

更进一步的，所述反射材料为TiO₂或白色反射带。

本发明的另一方面提供一种辐射剂量测量装置，包括：两根并列排列的长度不等的光纤，有长度差的一端作为与射线作用的探头，另一端连接传感器；传感器，用于收集光纤探头与射线作用产生的第一切伦科夫辐射和第二切伦科夫辐射，并转换为电信号；数据采集单元，用于将所述电信号转换为数字信号；以及计算机，对所述第一切伦科夫辐射和第二切伦科夫辐射的数字信号进行处理，计算得到辐射剂量。

进一步的，所述数据采集单元位于计算机内部。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

(1)在其他类型光纤剂量计中，切伦科夫辐射被当作一种噪声信号，需要采取其他方法将其去除。本发明利用辐射与光纤相互作用产生的切伦科夫辐射作为测量对象，由于其与辐射剂量间存在一定的响应关系，因此可以通过测量切伦科夫辐射实现辐射剂量的测量。同时，由于本发明中对长度取差值得到有效测量区域，排除了噪声干扰，可以实现更准确的剂量测量。

(2)本发明实现辐射剂量测量依赖于辐射与光纤作用后在光纤中产生的切伦科夫辐射，这是一种瞬发辐射，因而可以实现辐射剂量的实时测量。

(3)由于光纤的直径较小，通常在毫米和亚毫米量级，本发明可以实现高空间分辨率的辐射剂量测量，测量精度可以达到毫米量级，基本即为光纤直径尺度。