本發(fā)明屬于植物種子輻照育種，具體涉及一種用于植物種子241am-9be源中子輻照的劑量分配裝置。

背景技術(shù)：

1、輻射是指具有質(zhì)量和能量的物質(zhì)從發(fā)射源發(fā)射出去并且不斷向外傳播的過程。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，科學(xué)家們設(shè)計出了各種各樣的輻射裝置，其在工業(yè)領(lǐng)域可用于無損檢測和輻照加工，在醫(yī)療領(lǐng)域可用于輻射消毒滅菌、放射性醫(yī)用同位素生產(chǎn)以及癌癥治療，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可用于輻照誘變育種改良農(nóng)作物品種。

2、研究輻射與生命有機(jī)體的相互作用一直是科學(xué)研究的一個重要方向，隨著生命科學(xué)領(lǐng)域與核科學(xué)領(lǐng)域的不斷交叉，對于射線輻照所產(chǎn)生的相對生物學(xué)效應(yīng)（rbe）的研究得到了廣泛重視?；诖?，生物體的相對生物學(xué)效應(yīng)吸收劑量研究至關(guān)重要，同時，研究相對生物效應(yīng)必不可少的生物輻照裝置需求量隨之日益增加，并且朝著小型化、定向定量以及更好的輻照均勻性等方向發(fā)展。因此，設(shè)計出一種能夠準(zhǔn)確給出被輻照生物體相對生物學(xué)效應(yīng)吸收劑量的裝置，能夠促進(jìn)生物科學(xué)、醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展，為人類福祉和社會進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

3、在輻射誘變育種及相對生物效應(yīng)的研究中，中子因其誘變優(yōu)勢不斷得到更多科學(xué)家的關(guān)注。中子具有獨(dú)特的波長和能量，能夠深入生物材料并區(qū)分同位素（特別是氫和氘），并且與x射線和γ射線相比，在同等劑量下，中子具有更強(qiáng)的生物學(xué)效應(yīng)和更高的輻射誘變率。不同射線與物質(zhì)作用時產(chǎn)生的直接或間接電離密度不同，即使樣品吸收相同的劑量，引起的相對生物學(xué)效應(yīng)也不同。為比較不同射線引起的生物學(xué)效應(yīng)，研究者引入了品質(zhì)因數(shù)。中子的品質(zhì)因數(shù)是x射線和γ射線等不帶電粒子的數(shù)十倍，吸收劑量相同時，中子束引起的總的生物學(xué)效應(yīng)要遠(yuǎn)大于x射線和γ射線等不帶電粒子。另外，中子具有很高的傳能線密度（let），所以其相對生物學(xué)效應(yīng)（rbe）很高，在輻射生物育種和中子治療癌癥方面應(yīng)用廣泛。

4、在輻射誘變育種工作中，如何選擇適宜的輻射劑量使植物產(chǎn)生多種多樣的優(yōu)良變異是輻射誘變育種工作者需要考慮的首要問題。一般說來，隨著劑量的增加輻射處理過的植物種子的變異率也會相應(yīng)增加。但劑量過高可能會抑制種子發(fā)芽，即使勉強(qiáng)發(fā)芽也有一定概率在出苗后死亡。輻射處理后，植株成活率在50％以上且不育率低于30％的劑量被認(rèn)為是適宜的輻照劑量，這種劑量也被稱為半致死劑量。因此，在輻射誘變育種的實際工作中，尋找這種適宜劑量或半致死劑量是研究人員必須重視的一個方面。然而，精確計算和直接測量樣品所吸收的劑量一直是中子輻照育種領(lǐng)域一項重大挑戰(zhàn)，目前尚無確切的理論公式可以預(yù)測不同位置的樣品的中子吸收劑量。研究人員普遍采用的中子吸收劑量估算方法包括蒙特卡羅模擬以及中子源周圍劑量當(dāng)量估算，不僅耗費(fèi)大量的人力物力，還會在測算精度上造成一定誤差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有中子輻照植物種子研究和應(yīng)用過程中存在的中子吸收劑量估算周期長、成本高且精度差的技術(shù)問題，提供一種用于植物種子241am-9be源中子輻照的劑量分配裝置。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種用于植物種子241am-9be源中子輻照的劑量分配裝置，包括運(yùn)輸板，以及置于運(yùn)輸板上的圓柱形屏蔽體；

4、所述圓柱形屏蔽體內(nèi)部幾何中心位置設(shè)有241am-9be中子源，241am-9be中子源外周包覆由固源屏蔽體和可沿水平方向拆分為兩部分的可拆卸屏蔽限位體組成的球形屏蔽體，所述球形屏蔽體外周設(shè)有可沿水平方向拆分為兩部分的球形樣品輻照區(qū)，樣品輻照區(qū)預(yù)留有一個可供241am-9be中子源進(jìn)出的小孔通道；所述圓柱形屏蔽體內(nèi)徑向一側(cè)設(shè)有兩個與球形樣品輻照區(qū)位于同一高度的可移動半球圓柱，可移動半球圓柱一端延伸至241am-9be中子源并與樣品輻照區(qū)相接，另一端延伸至圓柱形屏蔽體外部并與換樣把手相接，所述圓柱形屏蔽體內(nèi)徑向另一側(cè)設(shè)有與固源屏蔽體相接、且可在樣品輻照區(qū)小孔通道內(nèi)自由移動的橡膠棒，橡膠棒遠(yuǎn)離241am-9be中子源一端與移源棒一端相接，移源棒位于圓柱形屏蔽體外部一端設(shè)有移源把手；

5、所述樣品輻照區(qū)為以241am-9be中子源幾何中心為球心且半徑依次增大的多個球形區(qū)域組成，各個球形區(qū)域的內(nèi)表面均設(shè)有種子樣品附著球殼。

6、作為本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述球形樣品輻照區(qū)為以241am-9be中子源幾何中心為球心且半徑依次增大的五個球形區(qū)域組成，所述五個球形區(qū)域的內(nèi)表面半徑依次為2.65cm、3.5cm、4.35cm、5.2cm、6.05cm。

7、進(jìn)一步地，所述移源棒由聚乙烯棒、硬鉛層和自由端為弧形的不銹鋼棒依次連接組成，所述橡膠棒與不銹鋼棒弧形端相接。

8、進(jìn)一步地，所述圓柱形屏蔽體從內(nèi)到外材質(zhì)組成與移源棒延伸方向組成相同，依次為直徑29.8cm、高度29.8cm的不銹鋼、厚度0.1cm的硬鉛以及厚度3cm的聚乙烯。

9、進(jìn)一步地，所述橡膠棒上下兩側(cè)設(shè)有隔板。

10、進(jìn)一步地，所述241am-9be中子源為镅鈹合金圓柱。

11、進(jìn)一步地，所述241am-9be中子源直徑1.5cm、高度0.6cm。

12、進(jìn)一步地，所述種子樣品附著球殼為厚度1.5mm的硬鉛球殼。

13、進(jìn)一步地，所述運(yùn)輸板上表面設(shè)有與圓柱形屏蔽體底部相適配的凹槽。

14、進(jìn)一步地，所述運(yùn)輸板底部設(shè)有萬向輪。

15、本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

16、1、本發(fā)明用于植物種子241am-9be源中子輻照的劑量分配裝置主要包括圓柱形屏蔽體、運(yùn)輸板、241am-9be中子源、球形屏蔽層、橡膠棒和樣品輻照區(qū)，241am-9be中子源中子產(chǎn)額為2.2×106n?s-1?ci-1，同時會伴隨大量γ射線的產(chǎn)生，γ射線產(chǎn)額為1.31×106n?s-1?ci-1，與中子產(chǎn)額十分接近，需要進(jìn)行屏蔽，于是在中子源周圍包裹球形鉛層（球形屏蔽體）屏蔽γ射線，以使得對植物種子輻射效應(yīng)的主要貢獻(xiàn)來自于中子輻射，符合中子輻照植物種子的要求；同時，以241am-9be中子源為球心，在球形屏蔽體外周設(shè)置五個半徑依次增大的球形區(qū)域作為樣品輻照區(qū)，該樣品輻照區(qū)使得每個區(qū)域內(nèi)的植物種子的吸收劑量具有良好的均勻性，又使各球形區(qū)域之間種子的吸收劑量具有明顯的梯度，還充分利用了中子源附近有限的空間資源；另外，設(shè)置圓柱形屏蔽體可以將部分由中子源射出中子反射回樣品輻照區(qū)，充分利用了有限的中子產(chǎn)額。因此，本發(fā)明能按梯度輻照任何中子吸收劑量的種子，每梯度種子的吸收劑量具有很好的均勻性。這使得植物種子的中子輻照具有標(biāo)準(zhǔn)化劑量分配的特點(diǎn)，能夠滿足豆類植物種子，同時可兼顧小麥、玉米等的中子輻照的大部分科學(xué)研究的需要，此外，也可用于中子輻射農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和誘變育種。

17、2、本發(fā)明圓柱形屏蔽體外側(cè)材料為聚乙烯，作為常見的輕元素，h與中子的反應(yīng)界面很大，也就是說h與中子發(fā)生相互作用如彈性散射、非彈散射以及中子捕獲的概率很大，能夠吸收和慢化中子起到輻射防護(hù)的作用，所以h元素占比高的材料常被用于輻射防護(hù)領(lǐng)域，因此，申請人選用含h量高的聚乙烯作為慢化和吸收中子的圓柱形屏蔽體的主要材料，圓柱形屏蔽體的尺寸和241am-9be中子源所安裝位置的設(shè)計使其輻射防護(hù)能力達(dá)到了安全程度。同時，本發(fā)明在樣品輻照區(qū)開了一個供放射源進(jìn)出的小孔通道，并在通道內(nèi)設(shè)置了可以自由移動的橡膠棒，一方面將輻照區(qū)開孔使得位于輻照區(qū)中心處的放射源可以由橡膠棒引導(dǎo)放入和取出，方便放射源或樣品的放置與更換，另一方面橡膠棒與被輻照樣品的元素組成十分接近，可以彌補(bǔ)開孔后的輻照區(qū)內(nèi)部材料缺失所導(dǎo)致的中子散射的不對稱性，所以也保證了開孔后的不對稱形狀對種子的吸收劑量的均勻性不會造成太大影響。

18、3、本發(fā)明運(yùn)輸板頂部有一半徑為18cm的凹槽，可以將圓柱形屏蔽體嵌合在其上方減少晃動，底部的萬向輪可以使其攜帶圓柱形屏蔽體靈活移動，使用方便。

19、4、本發(fā)明所需制作原料有鉛、硬鉛、不銹鋼和聚乙烯，廉價易得、易制作，價格便宜，241am-9be中子源也較易獲得。