[发明专利]一种基于Geant4的通用安检机射线屏蔽设计方法

说明书

本发明提供了一种基于Geant4的通用安检机射线屏蔽设计方法，包括：在Geant4平台下，创建安检机射线屏蔽项目模块，在该模块下创建管理模块、命令控制模块等；创建管理模块中指定的粒子束输入模块和命令执行模块，粒子束输入模块用于定义粒子束的发射角度，命令执行模块用于在理想吸收体表面建立网格以捕获发射粒子的数量，在理想吸收体内部建立网格以收集发射粒子的能量沉积，执行输出粒子数量和能量沉积文件中程序的命令；创建命令执行模块中指定的粒子信息输入模块；管理模块组织编译生成屏蔽仿真可执行文件；运行屏蔽仿真可执行文件，获得命令执行模块要求的射线屏蔽结果；根据射线屏蔽结果，调整模拟安检机射线系统中的参数，直至得到满足要求的结果。

技术领域

本发明属于射线屏蔽设计领域，特别涉及一种基于Geant4的通用安检机射线屏蔽设计方法。

背景技术

目前，X射线安检机以射线发射接收位置区分，包括射线底视角、侧视角和顶视角基本三种类型，在三种类型中针对不同应用场景和需求包含多种通道的尺寸，不同发射位置、不同通道尺寸使得X光机与准直器距离，光机到探测器盒距离、内置准直器的屏蔽盒宽度各不相同。另外，行李物品安检机和货运安检机的X光机发射的能量也不相同，比如，行李物品安检机使用的X射线发射最高能量有100Kev，160Kev等，再比如，货运安检机使用的X射线发射最高能量有200Kev，320Kev等。不同的光机射线能量和不同的距离造成了射线的屏蔽差异。对于安检机来说，射线的辐射屏蔽材料一般选用铅板，在满足国家标准剂量值的情况下，如果都用相同厚度的铅板，必定造成材料的过度使用。安检机结构相近，如果针对每个结构进行单一的射线屏蔽设计，必定造成设计成本的增加。

目前的射线屏蔽设计有数值计算法，软件仿真法，数值计算法从吸收和散射两个方面分别进行计算，以射线的发射轨迹，涉及的数值数量多，计算过程复杂。软件仿真法有些是商业软件需要专业的人员进行模拟计算，数值更精确，设计周期长，设计成本高。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种基于Geant4的通用安检机射线屏蔽设计方法，在Geant4平台中对现实中达到合格屏蔽条件的物理过程搭建物理过程平台，抽象安检机的射线发射物理过程，如射线经过准直器的物理过程抽象为射线发射源距离一定厚度准直器发射粒子，准直器两侧的屏蔽盒抽象为连续排列的厚度不均一的屏蔽体；射线作用于通道内散射体抽象为发射源离散射体一定距离，在垂直于发射方向并避让发射口搭建两块屏蔽体；射线穿透探测器板后到达屏蔽盒盖的屏蔽防护抽象为射线发射源距离一定厚度屏蔽体发射粒子。在屏蔽体后设置表面和内部带网格的理想吸收体捕获发生光电效应，康普顿效应后的粒子数量和能量沉积，首先建立若干划分网格后捕获粒子密度对比，以此结果作为目标运用于不同尺寸安检机屏蔽的分界线的建立，接着对屏蔽分界线内屏蔽体尺寸、位置等进行调整，模拟仿真后在同等尺寸网格中对理想吸收体内能量沉积进行对比，如果同等尺寸网格中能量沉积数据接近，则该次屏蔽体尺寸、位置结果为最终设计。

本发明提供的技术方案如下：

基于Geant4的通用安检机射线屏蔽设计方法，包括：

步骤1，搭建Geant4平台；

步骤2，在Geant4平台下，创建安检机射线屏蔽项目模块，在射线屏蔽项目模块下创建以下模块：

创建管理模块，用于初始化探测结构类和物理过程类，载入粒子束输入模块，载入命令执行模块并进行可视化管理；

创建初始化模块，用于初始化发射粒子为gamma；

创建命令控制模块，用于定义beamOn命令和mesh网格划分信息过程；其中，beamOn命令定义了发射粒子事件过程；mesh网格划分信息用以提取网格粒子发射事件信息；