[发明专利]辐射通量偏振装置

说明书

本发明涉及一种调整各向同性的伽马辐射通量以使被辐照物所接收的辐射剂量均匀的装置。更具体地说，本发明涉及一种放置在辐射源与被辐照物之间用以减少不以直角或接近直角的角度飞行到被辐照物表面的伽马光子的数量，而不明显地减少以直角飞行到靶面的光子的数量的一种装置。

在用伽马辐射照射物体以产生有益的化学、物理或生物作用时，会产生一定量的所不希望有的非均匀性。这些非均匀性主要是由于以下四个因素产生的：1、辐射源和被辐照物的几何结构，以及它们彼此之间的几何位置关系；2、由放射性同位素源发出的辐射的各向同性性质；3、被辐照物质的质量衰减因素；4、被辐照物质的平均体密度(包含比重)。

通过将其描述为“表面灼伤”可能更容易理解这个问题。被辐照物的表面比该物体的内部接受更多的辐射剂量，这非常象在一个电烤箱中的烤肉，表面烤焦了，但是里面还是生的。

当辐照一个物体以达到特殊的目的时，必须确定该物体的所有部分至少接受了为达到一定效果而需要的辐射剂量。这个辐射量规定为最小剂量(Dmin)。

但是，在某些情况下，物体接受太多的辐射会产生不利的结果(物体损伤)或者辐射计量可能超过政府委托管理机构限制的辐射计量而达到“法律禁止的剂量”。这个辐射量被称为最大辐射剂量(Dmax)。

显然，辐照装置要设计成将在这些极限值(＞Dmin，但是＜Dmax)之间的辐射剂量照射到一个物体的所有部分上。不幸的是，迄今为止，为了实现这个目的必须减少辐照装置的效率或工作效率，或者两者都减少。这两种减少均匀性(减小Dmax/Dmin)的传统方法是辐照“较薄”层的物体，或者增加辐射源与该物体之间的距离。第一种方法降低了工作效率(增加了原材料处理工作量)，而第二种方法降低了辐射的利用效率(被该物体有效地吸收的辐射在由辐射源发射的总量中的比值。这里有关电烤箱中的烤肉的分析仍然成立；或者必须将烤肉切割成薄片，分别烘烤，或者必须使烤肉远离烤炉架，因而需要更长的时间烧烤。

导致“表面灼伤”的具体原因是由于放射性同位素发射的辐射的各向同性性质和由此产生的“反平方”现象。电磁光谱中的所有辐射(光子)，包括可见光都具有这样的特性。

伽马光子不能象可见光光子那样被有效地折射、反射或聚焦。实际上，只有大约1％的伽马光子可以从表面上反射，所以不存在可以将伽马射线束聚焦的“透镜”。某些类型的辐射诸如放射性同位素发射出的β粒子或者电子束可以采用磁场定形和聚焦，但是伽马射线根本不受磁场的作用。极强的重力场，诸如太空中质子星和“黑洞”产生的重力场可以使伽马射线(和光波)“弯曲”，但是没有实际的技术能够利用这些现象。

然而，伽马辐射可以被所有物质，或多或少地吸收。一般来说，一种元素的原子量(Z)越高，对射线的衰减也越强。换句话说，物质密度越高，越能有效地衰减，或吸收伽马辐射。所以，通常采用铅、贫化铀和铁作为核屏蔽物质。如果对于屏蔽层的厚度没有限制，可以采用较厚的低密度材料，诸如混凝土或水，这种材料即使用得较多也不贵。

本发明提供一种偏振装置，以及制造和利用这种装置的方法，这种装置对使光子以大于或小于直角的角度照射到靶面的辐射通量进行调整。

所以，本发明的目的是提供一种辐射通量偏振装置以减少不是以接近直角的角度飞行到被辐照“靶”面的光子的数目，而不明显地减少进入，或到达靶面上最小基点的光子数目。在某种意义上，本发明的目的是正常的各向同性源转换成各向异性源。

通过参照附图所进行的描述可以了解本发明的其它目的和优点。

图1表示作为的本发明的一个实施例的栅格结构。

图2表示图1中所示的本发明的栅格结构对于光子路径的作用。

图3a和图3b表示根据本发明设计栅格结构时需要考虑的变量。

图4表示根据本发明设计的另一个栅格结构的实施例。

图5和图6表示根据本发明形成具体栅格的全通量图的程序框图。

图7和图8表示根据本发明计算每个栅格效果积累的程序框图。

图9和图10表示根据本发明计算每一水平线源的效果积累的程序框图。

图11和图12表示根据本发明并置三维靶介质的程序框图。

图13AU-KU和AC-KC表示当假想平面从源点所在的一个平面垂直移开时，通过这些假想平面的单个栅格的通量。

图14AU-KU和AC-KC表示根据本发明水平线源的通量分布。

图15AU-FU和AC-FC表示根据本发明水平线源的通量分布。

图16AU-FU和AC-FC表示根据本发明一个物体的全通量图。