面积可调的任意多边形光束产生方法及相应的伽马准直器技术

本发明专利技术涉及一种面积可调的任意多边形光束产生方法及相应的伽马准直器，将多个(基片个数＝屏蔽需求的最大厚度/基片材料厚度)这种基片材料交错组合，每层基片之间空出大于一层基片厚度的空隙，用一个侧板将这些交错基片连在一起，构成一个屏蔽基片组。若是正方形准直孔，屏蔽基片组为2个，若是正六边形准直孔，屏蔽基片组为3个。本发明专利技术通过屏蔽基片组的平移运动来实现准直孔径调节，准直器只需要做一次安装，无需重复加工多组一些列孔径的准直器多次安装。

【技术实现步骤摘要】
面积可调的任意多边形光束产生方法及相应的伽马准直器
本专利技术涉及一种面积可调的任意多边形光束产生方法及屏蔽伽马射线的准直器，具体说来是为各种伽马射线源活度(或强度)测量、伽马射线探测器标定等屏蔽本底散射并对入射伽马射线进行限束的准直器。
技术介绍
准直器是辐射探测中用来屏蔽宽束辐射(主要包括中子、伽马)获得窄束辐射的屏蔽设备或系统。伽马射线准直器材料一般由Pb、W等重金属材料组成，准直孔大小一般根据测量需求设计，准直孔形状一般是直孔和锥形孔。在使用伽马射线探测器对射线源强度进行测量过程中，为了使到达探测器灵敏区的信号为有效入射信号，需要对伽马射线进行限束，以克服散射伽马射线在探测器灵敏区形成贡献，准直器正是起到这个作用。伽马射线探测器灵敏度标定一般在同位素源上进行，准直器通常使用Ф60～30×200mm直孔；而伽马辐射场测量中，需要根据探测器测量瞄准的量程范围，提前设计好需要的孔径。孔径的调节是通过加工各种尺寸的套筒来实现的，并不能实现连续快捷调节。另外，在需要对射线源进行大小束斑的限束时，这种方式调节起来就比较麻烦，必须要提前加工好一些列各种尺寸的准直器套筒，费时费力。
技术实现思路
为了避免准直器孔径调节时需要加工一些列各种尺寸准直孔，实现方便快速调节，本专利技术提供一种面积可调的任意多边形光束产生方法及相应的伽马准直器，该准直器一次成型组装，孔径可以按照需求任意调节。本专利技术采用的技术方案是：第一种面积可调的任意多边形光束产生方法，包括以下步骤：1)n个基片沿光束或伽马射线方向等距排列，构成一个屏蔽基片组，且相邻基片间设置有大于(m-1)个基片厚度的空隙；m个所述屏蔽基片组的基片相邻交错组合，在垂直光束的平面构成n个正多边形准直孔；其中：m为大于等于3的整数；n＝屏蔽需求的最大厚度/基片材料厚度；2)光束或伽马射线通过n个正多边形准直孔；3)增减m的数量，实现光束或伽马射线的多边形形状变换；沿基片的对称中线方向同步调节每个屏蔽基片组的所有基片，实现光束或伽马射线的面积调节。上述m＝3或4或6。相应的，第一种面积可调的任意多边形伽马准直器，其特征之处是，包括m个屏蔽基片组以及相应数量的步进电机单元，其中：m为大于等于3的整数；所述每个屏蔽基片组包括一个侧板和n个基片，其中：基片材料厚度＝屏蔽需求的最大厚度/n，n为大于1的正整数；所述n个基片等距排列在侧板上且相邻基片间设置有大于(m-1)个基片厚度的空隙；所述m个屏蔽基片组的基片交错组合，构成m个垂直于伽马射线的正多边形准直孔；所述m个步进电机单元作用于侧板上用于控制屏蔽基片组同时向正多边形准直孔的中心靠近或远离。上述m＝3；所述3个屏蔽基片组的基片交错组合，构成三角形准直孔。上述m＝4；所述4个屏蔽基片组的基片交错组合，构成正方形准直孔。上述m＝6；所述6个屏蔽基片组的基片交错组合，构成正六边形准直孔。上述步进电机单元的步进电机为μm级步进精度；上述步进电机单元还包括远程控制系统；上述基片材料为Pb、W、Fe、Cu或Al，厚度取1mm～10mm。第二种面积可调的任意多边形光束产生方法，包括以下步骤：1)n个基片沿光束或伽马射线方向等距排列，构成一个屏蔽基片组，且相邻基片间设置有大于(m-1)个基片厚度的空隙；每个基片的其中一边设置有切口；m个所述屏蔽基片组的基片相邻交错组合，使切口在垂直光束的平面构成n个正多边形准直孔；所述正多边形准直孔有2m个边；其中：m为大于等于2的整数；n＝屏蔽需求的最大厚度/基片材料厚度；2)光束或伽马射线通过n个正多边形准直孔；3)增减m的数量，实现光束或伽马射线的多边形形状变换；沿基片的对称中线方向同步调节每个屏蔽基片组的所有基片，实现光束或伽马射线的面积调节。上述m＝2或3；当m＝2时，每个基片的切口为等腰直角三角形切口；2个屏蔽基片组的基片的切口相对设置，且基片交错组合，构成正方形准直孔；当m＝3时，每个基片的切口为顶角为120°的等腰三角形切口；3个屏蔽基片组的基片的切口相对设置，且基片交错组合，构成正六边形准直孔。相应的，第二种面积可调的任意多边形伽马准直器，其特征之处是，包括m个屏蔽基片组以及相应数量的步进电机单元，其中：m为大于等于2的整数；所述每个屏蔽基片组包括一个侧板和n个基片，其中：基片材料厚度＝屏蔽需求的最大厚度/n，n为大于1的正整数；每个基片的其中一边设置有切口；所述n个基片等距排列在侧板上且相邻基片间设置有大于(m-1)个基片厚度的空隙；所述m个屏蔽基片组的基片的切口相对设置，且基片交错组合，构成2m个垂直于伽马射线的正多边形准直孔；所述m个步进电机单元作用于侧板上用于控制屏蔽基片组同时向正多边形准直孔的中心靠近或远离。上述m＝2；所述每个基片的切口为等腰直角三角形切口；所述2个屏蔽基片组的基片的切口相对设置，且基片交错组合，构成正方形准直孔。上述m＝3；所述每个基片的切口为顶角为120°的等腰三角形切口；所述3个屏蔽基片组的基片的切口相对设置，且基片交错组合，构成正六边形准直孔。上述步进电机单元的步进电机为μm级步进精度；上述步进电机单元还包括远程控制系统。上述基片材料为Pb、W、Fe、Cu或Al，厚度取1mm～10mm。本专利技术的有益效果是：1、可以极为方便地调节准直器孔径。本专利技术通过屏蔽基片组的平移运动来实现准直孔径调节，准直器只需要做一次安装，无需重复加工多组一些列孔径的准直器多次安装。2、孔径连续高精度可调。由于步进电机单元可实现μm级精度(在步进电机单元负载能力内，控制精度不变)，因此该方法对孔径控制精度极高，且可实现孔径的连续可调。3、孔径可以远程程控调节。利用步进电机单元还可实现远程程控调节，可有效提高实验效率。附图说明图1是不同切口形状的屏蔽基片；图2是屏蔽基片组；图3是屏蔽基片组三维图；图4是屏蔽基片组平移路径；图5是准直孔孔径连续可调结果示意图；图6是连续可调方形准直孔示意图；图7是连续可调六边形准直孔示意图；附图标记如下：1-基片，2-切口形状，3-屏蔽基片组，4-调节准直孔径屏蔽基片组移动路径，5-屏蔽基片组移动方向，6-连续可调方形准直器,7-步进电机单元。具体实施方式本专利技术的设计思路是：根据需要的多边形的准直孔形状，设计屏蔽基片组的数量和布局，如果准直孔是三角形，则设置三个屏蔽基片组，准直孔是正方形，则设置四个屏蔽基片组，准直孔是六边形形，则设置六个屏蔽基片组。准直孔形状还可以通过设计基片材料的单边切口形状实现，如果准直孔是方形的，则单边切口设计为等腰直角三角形，如准直孔为六边形，则单边切口形状为顶角为120°的等腰三角形。将多个(基片个数＝屏蔽需求的最大厚度/基片材料厚度)这种基片材料交错组合，每层基片之间空出大于一层基片厚度的空隙，用一个侧板将这些交错基片连在一起，构成一个屏蔽基片组。若是正方形准直孔，屏蔽基片组为2个，若是正六边形准直孔，屏蔽基片组为3个。将相同的屏蔽基片组按照切口形状构成的准直孔形状进行组合，形成准直孔。以准直孔中心线为中心，通过步进电机单元控制屏蔽基片组同时向中心平移，通过这种方式调节准直孔大小，既保证准直孔形状不变又可实现孔径连续可调。下面通过附图和实施例对本专利技术给予进一步说明：基片1，材料可以为Pb、W、Fe、Cu、Al等金属材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面积可调的任意多边形光束产生方法，其特征在于：包括以下步骤：1)n个基片沿光束或伽马射线方向等距排列，构成一个屏蔽基片组，且相邻基片间设置有大于m‑1个基片厚度的空隙；m个所述屏蔽基片组的基片相邻交错组合，在垂直光束的平面构成n个正多边形准直孔；其中：m为大于等于3的整数；n＝屏蔽需求的最大厚度/基片材料厚度；2)光束或伽马射线通过n个正多边形准直孔；3)增减m的数量，实现光束或伽马射线的多边形形状变换；沿基片的对称中线方向同步调节每个屏蔽基片组的所有基片，实现光束或伽马射线的面积调节。

【技术特征摘要】
1.一种面积可调的任意多边形伽马准直器，其特征在于：包括m个屏蔽基片组以及相应数量的步进电机单元，其中：m为大于等于3的整数；所述每个屏蔽基片组包括一个侧板和n个基片，其中：基片材料厚度＝屏蔽需求的最大厚度/n，n为大于1的正整数，n个基片等距排列在侧板上且相邻基片间设置有大于m-1个基片厚度的空隙；m个屏蔽基片组的基片交错组合，构成m个垂直于伽马射线的正多边形准直孔；m个步进电机单元作用于侧板上用于控制屏蔽基片组同时向正多边形准直孔的中心靠近或远离。2.根据权利要求1所述的面积可调的任意多边形伽马准直器，其特征在于：所述m＝3或4或6；3个屏蔽基片组的基片交错组合，构成三角形准直孔；4个屏蔽基片组的基片交错组合，构成正方形准直孔；6个屏蔽基片组的基片交错组合，构成正六边形准直孔。3.根据权利要求1或2所述的面积可调的任意多边形伽马准直器，其特征在于：所述步进电机单元的步进电机为μm级步进精度；所述步进电机单元还包括远程控制系统；所述基片材料为Pb、W、Fe、Cu或Al，厚度取1mm～10mm。4.一种面积可调的任意多边形伽马准直器，其特征在于：包括m个屏蔽基片组以及相...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭新建，翁秀峰，杜宏亮，黎春华，付竹明，张小东，刘军，孙彬，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61