【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于辐射剂量模拟领域，更具体的说涉及基于fluka的工业射线辐射剂量可视化模拟方法及系统。
技术介绍
1、放射源和射线装置在工业中的应用越来越广泛，如材料探测、无损检测、医疗诊断等。但辐射对人类和环境的潜在危害引起了广泛关注。因此，对工业射线机的辐射剂量进行模拟和预测是十分必要的，以保证其安全合规的使用。
2、目前工业射线辐射的模拟主要依赖于物理计算和实验验证，这样就存在一些必然的问题。首先，物理计算忽视了环境和使用条件的复杂性，其结果可能存在误差。其次，实验验证既费时费力，又存在一定的安全风险。而且即使经过了这些模拟和验证，也无法实现对辐射源照射剂量的可视化，使得用户无法直观了解放射源和射线装置危险程度。
3、fluka(fluktuierende kaskade)是一种基于蒙特卡罗方法的粒子物理模拟软件包，广泛应用于高能物理、核工程、辐射防护、医疗和生物物理研究等领域。fluka能够模拟与材料相互作用产生的各种粒子(包括光子、中子、电子、质子和重离子)的传输和相互作用。因此，使用fluka进行辐射剂量模拟既可以提高模拟的准确性，又可以避免实验的安全风险，且可以实现剂量的可视化显示。
4、对x射线机工作场所及周围环境中的关注点需要一一进行计算，且每个关注点还可能需要分别计算有用线束、泄漏辐射或散射辐射，方法繁琐，耗费大量时间；
5、理论计算仅能计算辐射水平，无法实现x射线机工作场所及外部环境剂量场分布计算和展示，也无法实现x射线机产生的x射线能量的计算，无法清晰的可视化
6、对于x射线机房迷道防护门外的辐射剂量计算可能存在误差较差，原因是x射线通过多次散射后，计算参数的选择有较大的不确定性。
7、因此，针对此问题，本专利技术提出了一种基于fluka的工业射线辐射剂量可视化模拟方法和系统，可以更精确、全面和直观地模拟和显示工业射线机的辐射剂量，从而提高工业射线机的使用效能和安全性。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的主要技术问题是在工业射线辐射模拟中缺乏综合性、灵活性以及可视化的问题。具体来说，即现有的辐射模拟方法过于简单，缺乏对实际工作环境的综合性表示，且无法有效地处理误照事故，导致模拟结果可能存在较大误差；现有的辐射模拟方法缺乏灵活性，用户无法根据实际需要设定各类参数；现有的辐射模拟方法无法实现对辐射剂量的可视化，使得用户无法直观了解x射线机和放射源的辐射水平的分布。因此，需要一种基于fluka的工业射线辐射剂量可视化模拟方法和系统来解决上述问题，提高辐射剂量模拟的准确性、灵活性和易用性。
2、为了实现上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：所述的方法包括：
3、创建和优化x射线机模型，在fluka软件环境中构建数学模型，包括射线机本体结构、内部关键部件以及靶材料；使得该模型更接近实际使用的x射线机的性能表现；
4、个性化设定辐射参数，引入用户自定义功能，允许用户根据实际需要设定各类参数，靶材料、电子打靶能量，提高模拟的灵活性和准确性；
5、建立优化的辐射传播模型并进行模拟计算；
6、根据模拟计算结果，建立自由选择检测点或关注点的辐射强度技术；
7、开发二维和三维剂量和能量分布图：生成二维和三维剂量和能量分布图；
8、根据模拟计算结果，建立动态辐射强度计算模型；
9、误照事故模拟和评估：针对发生的误照射事故，进行快速模拟和评估。
10、在一个方案中，所述的创建和优化x射线机模型包括：
11、构造基础模型：依据x射线机实际尺寸和结构，设定模型空间，初始化x射线机模型，在fluka软件中，首先规定主体结构的尺寸为10cm×10cm×40cm，确定靶材为钨；同时，设定焦点尺寸为2mm x 3mm，实现基础的数学模型构建；
12、设定环境参数：通过设定x射线机内部为真空，设定过滤材料和厚度模型参数，过滤材料设为3mm铝或3mm铜；构建准直器模型，设定为圆锥台体，内径0.6cm，外径为4.6cm，高度4cm，出束张角设定为45°；射线机周围1000mm设为球形空气。
13、确定辐射源：设定x射线源的初始能量分布，电子打靶时能量设置为0～500kev可调，对应x射线机能够选择0-500kv的所有电压；
14、在一个方案中，所述的建立优化的辐射传播模型并进行模拟包括：
15、设定辐射源参数：已经确定了辐射源的初始能量分布，需进一步设定辐射源的发射方向，设为电子竖直向上打靶；
16、设定辐射传播环境：包括辐射传播的介质，如空气、铝、铜、铅屏蔽，以及介质的物理性质，如密度；
17、动态模拟的过程引入monte carlo方法；设定一个随机变量e，e服从一个特定的概率分布函数，为能量分布函数f(e)；然后通过大量抽样这个随机变量e，来得到模拟的辐射源能量分布；
18、e_i～f(e)
19、在每次模拟i(i＝1,2,...,n)中，能量e是根据函数f(e)进行随机抽样的；随后，统计所有模拟结果，通过计算得到能量e的平均值，标准偏差统计量，得到模拟的辐射源能量分布。
20、在一个方案中，所述的生成二维和三维剂量和能量分布图包括：
21、首先，根据模拟得到的辐射源和环境参数，对模型中的所有点进行辐射剂量和能量的计算；
22、在计算得到所有点的能量和剂量后，将这些点的能量和剂量信息转换为图表中的颜色和形状；
23、使用插值算法对邻近点进行平滑处理，如果是二维图像，使用由低至高的颜色梯度来表示能量或剂量的大小；如果是三维图像，则使用形状大小或透明度来表示能量或剂量的大小；
24、最后，将得到的二维或三维分布图进行渲染，生成高清晰度的图像，供用户查看和分析。
25、在一个方案中，所述的建立自由选择检测点或关注点的辐射强度包括：
26、首先，自由选择检测点，在三维空间中任意位置，称之为p(x,y,z)，其中(x,y,z)为该点坐标；
27、计算这个点和辐射源之间的距离r，通过勾股定理计算得出，即
28、当辐射源的状态发生变化时，强度改变，位置移动，上述过程实时更新，随着源的改变，重新计算各关注点的辐射剂量。
29、在一个方案中，所述的误照事故模拟和评估包括：
30、定义误照事故场景：定义出现的场景，通过对这些场景进行模拟和分析，来预测可能发生的误照事故；
31、事故模拟：在定义好的误照事故场景下，首先对事故进行模拟；在模拟过程中，采用monte carlo模拟方法，通过模拟得到在此情况下出现的剂量分布和能量分布；
32、评估过程用到吸收当量公式：
33、d＝dε/dm
34、其中，d为吸收当量，dε为电离辐射授予某一体积元中的物质的平均能量，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于FLUKA的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于FLUKA的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的创建和优化X射线机模型包括：
3.根据权利要求1所述的基于FLUKA的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的建立优化的辐射传播模型并进行模拟包括：
4.根据权利要求1所述的基于FLUKA的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的生成二维和三维剂量和能量分布图包括：
5.根据权利要求1所述的基于FLUKA的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的建立自由选择检测点或关注点的辐射强度包括：
6.根据权利要求1所述的基于FLUKA的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的误照事故模拟和评估包括：
7.基于FLUKA的工业射线辐射剂量可视化模拟系统，所述的模拟系统适用于如权利要求1-6中任意一项所述的模拟方法，其特征在于：所述的模拟系统包括：
【技术特征摘要】
1.基于fluka的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于fluka的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的创建和优化x射线机模型包括：
3.根据权利要求1所述的基于fluka的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的建立优化的辐射传播模型并进行模拟包括：
4.根据权利要求1所述的基于fluka的工业射线辐射剂量可视化模拟方法，其特征在于：所述的生成二...
【专利技术属性】
技术研发人员：张震，佟林全，樊晶光，张建芳，李玉文，贾鑫，梁婧，练德幸，熊强，赵锡鹏，路天翔，彭建亮，孙凯，王嘉莹，
申请(专利权)人：国家卫生健康委职业安全卫生研究中心国家卫生健康委煤炭工业职业医学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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