專利名稱：基于全波譜原理化學(xué)輻射劑量計及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)輻射劑量計及其檢測方法，尤其是一種基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計及其檢測方法。
背景技術(shù)：
輻射計量是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)重要有效的質(zhì)量控制手段，輻射劑量控制涉及許多新興學(xué)科和研究生產(chǎn)行業(yè)，涉及醫(yī)療、藥品和醫(yī)療器械消毒滅菌、高分子材料的改性等許多領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)向高速化、自動化方向的發(fā)展，使用波譜測量儀器成為對產(chǎn)品進(jìn)行客觀評價的主要手段之一。傳統(tǒng)光譜分析設(shè)備由于具有光柵、鏡片等活動部件，對使用的條件和環(huán)境有著苛刻的要求。新技術(shù)通過光子晶體多異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，設(shè)計具有平缺陷態(tài)的光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)，消除一般光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)濾光片的藍(lán)移效應(yīng)，使光譜設(shè)備可以拋棄準(zhǔn)直光路部件，大大簡化了分光系統(tǒng)，且無需任何移動部件，體積和重量可最大限度地減小，可靠性也顯著提高。 其分辨率優(yōu)于2nm，能與常規(guī)商業(yè)化大型光譜儀器相當(dāng)，實現(xiàn)紫外可見光近紅外波段光譜設(shè)備的超微型化和免維護(hù)化。在使用中不受環(huán)境振動影響，可以長時間不進(jìn)行波長和能量標(biāo)定，是野外惡劣環(huán)境光譜分析的最佳產(chǎn)品，目前此項技術(shù)在國外尚無成熟民用產(chǎn)品。隨著當(dāng)今計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和材料學(xué)技術(shù)進(jìn)展，改進(jìn)液體化學(xué)輻射劑量研究的技術(shù)條件已經(jīng)成熟。利用上述當(dāng)今最先進(jìn)的電子色標(biāo)技術(shù)原理(超微型陣列濾光分光技術(shù))在近紫外-可見光-近紅外全波譜范圍內(nèi)進(jìn)行與輻射變色相關(guān)的劑量學(xué)研究，尚未見國內(nèi)外類似的研究報告。全波譜分析進(jìn)行輻射劑量學(xué)，可以分析輻射所導(dǎo)致的任何色譜變化，拓展了化學(xué)輻射劑量計研究方法和范圍，具有理論和實踐意義。這種研究設(shè)想無論從測量容器、劑量計溶液種類和配比成分以及數(shù)據(jù)測量原理和裝置等重要環(huán)節(jié)都有別于目前國內(nèi)外的常規(guī)化學(xué)輻射劑量學(xué)研究方法，可具有完全的知識產(chǎn)權(quán)和快速、簡便、經(jīng)濟(jì)、小型化的技術(shù)特點(diǎn)，有很強(qiáng)的實踐應(yīng)用價值，經(jīng)檢索在國內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)同樣的產(chǎn)品和研究理念。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問題，提供一種基于全波譜原理化學(xué)輻射劑量計及其檢測方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計，由化學(xué)輻射探頭和測量處理裝置兩部分組成，所述化學(xué)輻射探頭和所述測量處理裝置為二者之間并無直接物理連接的單體；所述化學(xué)輻射探頭由可以出現(xiàn)輻射變色的固體物質(zhì)或者由密閉的耐輻射外殼及其包含的化學(xué)溶液構(gòu)成；所述測量處理裝置由外殼、帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器、含有一個白熾燈或 LED白光發(fā)光管的光線發(fā)射器、全波譜光線接收分析裝置、探頭固定裝置、顯示器和鍵盤構(gòu)成；
其中，所述全波譜光線接收分析裝置含有一個全波譜傳感器模塊，且與帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器通過其模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入口連接，所述探頭固定裝置設(shè)置于所述光線發(fā)射器和所述全波譜光線接收分析裝置之間；所述帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器通過其輸入/ 輸出口與所述顯示器和所述鍵盤連接。進(jìn)一步地，所述的基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計，其中所述化學(xué)輻射探頭至少設(shè)置為一個。以上所述的基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計的檢測方法，包括如下步驟，步驟一、將至少一個液體化學(xué)輻射探頭放置于輻射場所需位置受待測的不同種類和劑量射線照射導(dǎo)致其中化學(xué)溶液發(fā)生吸光度變化；步驟二、將步驟一中吸光度發(fā)生變化的液體化學(xué)輻射探頭放入基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計，通過光線發(fā)射器發(fā)出全譜光照射，再轉(zhuǎn)入檢測處理裝置部分的專用測試管或者將探頭直接置入檢測處理裝置的探頭固定裝置中；步驟三、通過全波譜光線接收分析裝置中的高集成高靈敏度的全波譜色度傳感器模塊接受步驟二中經(jīng)光線發(fā)射器照射的化學(xué)輻射探頭，依次經(jīng)過信號處理裝置、帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器及內(nèi)部硬標(biāo)樣，將初始光線信號轉(zhuǎn)換成不同波長全波譜的光線電壓信號，并將信息自動校正調(diào)整成最佳狀態(tài)；步驟四、根據(jù)預(yù)設(shè)的不同種類化學(xué)劑量計探頭成分的輻射劑量、波長、吸光度變化的三維數(shù)陣算法模型和由量值傳遞原則組建的精密標(biāo)樣數(shù)據(jù)庫，與待測樣品參照得出輻射劑量信息；步驟五、最后由顯示器顯示輻射劑量信息，同時，可以通過外部設(shè)備連接進(jìn)行打印或存儲。進(jìn)一步地，所述信號處理裝置為光電信號探測裝置，所述光電信號探測裝置包括縮微的前置放大器，采用了特殊算法的補(bǔ)償技術(shù)放大器。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在此劑量計主要用于輻射加工，醫(yī)療照射，核事故應(yīng)急等輻射劑量的探測，準(zhǔn)備簡便，分析快速，價格低廉，使用維護(hù)成本低，適合多種場合使用，有明確的實踐應(yīng)用價值，具有良好的推廣價值。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明圖1 本發(fā)明基于全波譜原理液體化學(xué)輻射劑量計結(jié)構(gòu)框圖。圖2 本發(fā)明基于全波譜原理液體化學(xué)輻射劑量計制作流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明揭示了一種基于全波譜原理液體化學(xué)輻射劑量計，圖1是基于全波譜原理液體化學(xué)輻射劑量計結(jié)構(gòu)框圖，概括其結(jié)構(gòu)和功能分布來說，該儀器由液體化學(xué)輻射計探頭和測量處理裝置兩部分組成，二者之間并無直接物理連接。將本發(fā)明的一個或多個液體化學(xué)輻射探頭放置于輻射場所需位置受待測的不同種類和劑量射線照射，導(dǎo)致其中化學(xué)溶液發(fā)生吸光度變化；將這些接受照射后吸光度變化的化學(xué)溶液轉(zhuǎn)入本檢測處理裝置部分的專用測試管(或者將探頭直接置入本發(fā)明檢測處理裝置探頭固定裝置中)，高集成高靈敏度的全波譜色度傳感器模塊接受輻射吸光度變化溶液的信息，依次經(jīng)過信號處理裝置、微處理器及內(nèi)部硬標(biāo)樣并自動校正整個化學(xué)輻射劑量計測量裝置中的信息達(dá)到最佳的狀態(tài)， 信號處理裝置為光電信號探測裝置，光電信號探測裝置包括縮微的前置放大器，采用了特殊算法的補(bǔ)償技術(shù)放大器；根據(jù)預(yù)設(shè)的不同種類化學(xué)劑量計探頭成分的輻射劑量、波長、吸光度變化的三維數(shù)陣算法模型和由量值傳遞原則組建的精密標(biāo)樣數(shù)據(jù)庫，與待測樣品參照得出輻射劑量信息，由顯示器顯示，并可以通過連接其他外設(shè)設(shè)備進(jìn)行打印或存儲，用本發(fā)明完成輻射劑量的測定目的。圖2顯示基于全波譜原理化學(xué)輻射劑量計制作流程圖，具體實施內(nèi)容和方法如下化學(xué)輻射劑量計探頭是由固態(tài)的物質(zhì)體系或密閉的耐輻射外殼及其包含的特殊化學(xué)溶液構(gòu)成。探頭包殼涉及外形的設(shè)計制作，其形狀、容量、材質(zhì)及其使用前處理程序，通常采用的液體化學(xué)輻射探頭是普通的塑料可密封試管商品，材質(zhì)安全，來源廣泛，適用性強(qiáng)，使用方便，可以循環(huán)使用。固態(tài)或液態(tài)輻射化學(xué)劑量計配方確定從輻射呈色劑和輻射脫色劑兩個方向，包括呈色劑，助色劑選定，相關(guān)影響因素(純度，濃度，溫度，時間等)；溶劑的選擇(種類，純度，添加劑，PH值等)；溶液的配制操作方法及誤差控制，輻照結(jié)束至儀器分析之間的時間。 這種特定的物質(zhì)體系具有輻射種類和輻射劑量測定范圍相關(guān)性，可以是任何在輻射作用下發(fā)生吸光度變化的固體和液體體系?；瘜W(xué)成分經(jīng)過認(rèn)真實驗篩選，安全無毒。吸光度變化與待測輻射種類和劑量具有穩(wěn)定靈敏的反應(yīng)關(guān)系，溶質(zhì)溶劑種類多樣，研究篩選前景廣闊、 簡便。輻射探頭內(nèi)含的物質(zhì)溶液可以是單質(zhì)溶液也可以是復(fù)合體系，該溶液受照射后的吸光度變化可以是單波長變化也可以是多種波長變化。例如，使用一種紅色化學(xué)染料溶液裝填的化學(xué)劑量劑探頭接受不同劑量的6tlCo Y 射線照射，受照射溶液在數(shù)千Gy照射劑量范圍內(nèi)，發(fā)生了胭紅-紫-橙黃不同顏色依次變化。這樣不同顏色變化用傳統(tǒng)的分光光度方法很難進(jìn)行分析處理，而使用本發(fā)明設(shè)備則非常迅速讀取到全波譜變化的精確數(shù)值，由此可以迅速獲得輻射劑量的數(shù)值。再如，應(yīng)用另外一種化學(xué)溶液復(fù)合體系裝填的化學(xué)劑量劑探頭，內(nèi)含有對電離輻射敏感的高分子化合物，氨類成分，呈色劑以及有機(jī)溶劑和無機(jī)溶劑，這種溶液在電離輻射作用下發(fā)生淺淡粉紅至艷紅變化，靈敏度很高，可以檢測低劑量電離輻射。測量處理裝置包括外殼、光線發(fā)射器、探頭固定裝置、全波譜光線接收分析裝置、 帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器、顯示器和鍵盤，光線發(fā)射器含有一個白熾燈或LED白光發(fā)光管或其他特殊光源，全波譜光線接收分析裝置含有全波譜色度傳感器模塊，含有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器通過其輸入/輸出口與顯示器和鍵盤連接，含有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器通過其模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入口與全波譜光線接收分析裝置連接。測量處理裝置電路工作原理是光線發(fā)射器發(fā)出一束全譜光，經(jīng)過被測輻射化學(xué)變色物質(zhì)后進(jìn)入全波譜光線接收分析裝置，將初始光線信號轉(zhuǎn)換成不同波長全波譜的光線電壓信號，進(jìn)入芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換器(例如型號TLC2543或AD375或AD5210或AD571)的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入口，含有的變成數(shù)字信號，進(jìn)入系列微處理器(例如HT46系列或三菱3850)處理含有后得出被測液體的各種參數(shù)，收集處理各種實驗條件下吸光度數(shù)據(jù)，計算機(jī)軟件分析數(shù)值變化規(guī)律與照射劑量之間的關(guān)系，轉(zhuǎn)換和計算公式中某些重要參數(shù)的實驗測定，擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線，編制相應(yīng)計算機(jī)程序，實現(xiàn)讀取裝置應(yīng)用于實際輻射劑量檢測。通過液晶顯示模塊(例如JHD12864C或MDLS40466或MDLS20188)顯示操作界面，還可通過USB接口轉(zhuǎn)換器與上位機(jī)通訊，進(jìn)一步完善該液體化學(xué)輻射劑量測試儀的功能。該測量處理裝置功能類似光譜測量儀，可以迅速將任何一個色度解析成為全波譜各個波長的數(shù)值，即輻射導(dǎo)致的色度變化的劑量效應(yīng)可以同時用多種波長吸光度的數(shù)值變化曲線來表述，常用的分光光度計方法則很難進(jìn)行這樣的數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明的化學(xué)輻射劑量計采用全光譜的白熾燈或LED白光發(fā)光管或其他特殊光源作為光線發(fā)射器，采用全波譜色度傳感器模塊作為全波譜光線接收分析裝置，克服了其它光電比色測試儀需采用多個單色發(fā)光管和多個光線傳感器對可測參數(shù)的限制，在簡化電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時，擴(kuò)大了光譜的測試范圍，采用了無參比電子讀數(shù)技術(shù)，不會因環(huán)境因素而產(chǎn)生漂移和系統(tǒng)誤差，提高了儀器的準(zhǔn)確性和適用性，全波譜測量和處理功能仍在不斷的改進(jìn)完善。本發(fā)明的化學(xué)輻射劑量計對于每一種射線都有預(yù)先準(zhǔn)備的探頭，根據(jù)輻射導(dǎo)致探頭的全波譜色度數(shù)值變化，計算機(jī)處理擬合全波譜三維標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)測試射線的種類和劑量范圍預(yù)先在測量處理裝置內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的對照參數(shù)，與實測樣本數(shù)據(jù)對照，實現(xiàn)對輻射變色樣本的輻射劑量判定。與國家輻射劑量傳遞系統(tǒng)規(guī)定的常規(guī)化學(xué)輻射劑量計方法(分光光度計原理測定硫酸亞鐵，重鉻酸鉀等物質(zhì)溶液的特定波長吸光度)或者其他方法進(jìn)行比照標(biāo)定，以確保儀器讀數(shù)準(zhǔn)確可靠。實際工作中可根據(jù)工作需要，與法定標(biāo)準(zhǔn)輻射測量方法進(jìn)行相應(yīng)的對比修正。實施例以輻射加工測定被照射物品Y射線受照射劑量為例，結(jié)合具體操作介紹本發(fā)明的使用方法步驟1 液體化學(xué)輻射探頭制備及其排布按工作目的需求選擇適用不同劑量測量范圍的最佳液體輻射化學(xué)試劑成分，按照預(yù)定成熟方案制備輻射化學(xué)劑量計溶液，選擇合適質(zhì)材的容器分裝溶液后密封，至此液體化學(xué)輻射探頭制備完畢。按照工作需要將此探頭排布于待測物品的不同空間位置，進(jìn)入輻射場接受Y射線照射。受照完畢將輻射化學(xué)劑量劑溶液樣品分裝于儀器測試管待用。步驟2:樣品的測量打開電源開關(guān)，此時液晶顯示屏顯示兩行出現(xiàn)的菜單，分別代表4種不同的操作， 分別進(jìn)入其中的任意一項操作，選定 < 測試 > 鍵儀器進(jìn)入測試功能，選定要測試的項目參數(shù) <y射線 >，按下確認(rèn)鍵，將校準(zhǔn)試管插入后蓋上遮光罩，校正完成。將已含有受照射化學(xué)劑量劑溶液樣品的測試管拭干后插入測試孔內(nèi)，蓋上遮光罩按下確認(rèn)鍵，液晶顯示屏出現(xiàn)測試結(jié)果。用上述方法還可測定X線和電子加速器的輻射劑量。本輻射化學(xué)劑量計具有較寬的測定范圍和較小的檢出限，其參數(shù)技術(shù)指標(biāo)如下
權(quán)利要求
1.一種基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計，由化學(xué)輻射探頭和測量處理裝置兩部分組成，其特征在于所述化學(xué)輻射探頭和所述測量處理裝置為二者之間并無直接物理連接的單體；所述化學(xué)輻射探頭由可以出現(xiàn)輻射變色的固體物質(zhì)或者由密閉的耐輻射外殼及其包含的化學(xué)溶液構(gòu)成；所述測量處理裝置由外殼、帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器、含有一個白熾燈或LED白光發(fā)光管的光線發(fā)射器、全波譜光線接收分析裝置、探頭固定裝置、顯示器和鍵盤構(gòu)成；其中，所述全波譜光線接收分析裝置含有一個全波譜傳感器模塊，且與帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器通過其模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入口連接，所述探頭固定裝置設(shè)置于所述光線發(fā)射器和所述全波譜光線接收分析裝置之間；所述帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器通過其輸入/輸出口與所述顯示器和所述鍵盤連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計，其特征在于所述化學(xué)輻射探頭至少設(shè)置為一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計的檢測方法，其特征在于包括如下步驟，步驟一、將至少一個液體化學(xué)輻射探頭放置于輻射場所需位置受待測的不同種類和劑量射線照射導(dǎo)致其中化學(xué)溶液發(fā)生吸光度變化；步驟二、將步驟一中吸光度發(fā)生變化的液體化學(xué)輻射探頭放入基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計，通過光線發(fā)射器發(fā)出全譜光照射，再轉(zhuǎn)入檢測處理裝置部分的專用測試管或者將探頭直接置入檢測處理裝置的探頭固定裝置中；步驟三、通過全波譜光線接收分析裝置中的高集成高靈敏度的全波譜色度傳感器模塊接受步驟二中經(jīng)光線發(fā)射器照射的化學(xué)輻射探頭，依次經(jīng)過信號處理裝置、帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器及內(nèi)部硬標(biāo)樣，將初始光線信號轉(zhuǎn)換成不同波長全波譜的光線電壓信號， 并將信息自動校正調(diào)整成最佳狀態(tài)；步驟四、根據(jù)預(yù)設(shè)的不同種類化學(xué)劑量計探頭成分的輻射劑量、波長、吸光度變化的三維數(shù)陣算法模型和由量值傳遞原則組建的精密標(biāo)樣數(shù)據(jù)庫，與待測樣品參照得出輻射劑量 fn息；步驟五、最后由顯示器顯示輻射劑量信息，同時，可以通過外部設(shè)備連接進(jìn)行打印或存儲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計的檢測方法，其特征在于所述信號處理裝置為光電信號探測裝置，所述光電信號探測裝置包括縮微的前置放大器，采用了特殊算法的補(bǔ)償技術(shù)放大器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于全波譜原理化學(xué)輻射劑量計，所述化學(xué)輻射探頭和所述測量處理裝置為二者之間并無直接物理連接的單體；所述化學(xué)輻射探頭由可以出現(xiàn)輻射吸光度變化的固體物質(zhì)或者由密閉的耐輻射外殼及其包含的化學(xué)溶液構(gòu)成；所述測量處理裝置由外殼、帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的微處理器、含有一個白熾燈或LED白光發(fā)光管或其他特殊光源的光線發(fā)射器、全波譜光線接收分析裝置、探頭固定裝置、顯示器和鍵盤構(gòu)成。并提供了一種基于全波譜原理的化學(xué)輻射劑量計簡單快速的檢測方法。本發(fā)明具有快速、簡便、經(jīng)濟(jì)、小型化的技術(shù)特點(diǎn)，有明確的實踐應(yīng)用價值，具有良好的推廣價值。
文檔編號G01T1/04GK102253400SQ20111008686
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者孟維娜, 李 雨 申請人:李 雨