12MeV無損檢測用駐波電子直線加速器指標測試方法

郭彥斌，劉建輝

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

12MeV無損檢測用駐波電子直線加速器指標測試方法

郭彥斌，劉建輝

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

我國還沒有12MeV無損檢測用駐波電子直線加速器的測試方法。我們在研制的12MeV無損檢測用駐波電子直線加速器產品的同時，也考慮到要建立相應的技術測試方法。本工作根據多年來研制加速器的生產實際，結合12MeV電子直線加速器的特點，探討制定相關技術指標的測試方法，供測試及用戶驗收時參考。

1 能量

加速器的能量系指被加速電子束的最終能量或指具有連續能譜的X射線束的最大能量。由于12MeV無損檢測用駐波電子直線加速器使用的是全密封直線加速管，靶封在加速管內，無法直接測量電子束能量，通常用測量寬束X射線在鋼鐵中的半值層的辦法來確定加速器的能量。測量時將劑量儀探頭放置在0°方向X射線束中心軸上距靶1米處，在探頭與靶之間先后放置不同厚度的鋼板，測量在相同的曝光劑量下，X射線穿過不同鋼板厚度d的衰減情況，即測出不同鋼板厚度d（單位為mm）。

記錄劑量儀的讀數I，然后根據logI=f(d)曲線即可求出半值層值d1/2。

X射線穿過鋼板時，其衰減規律可用下式表示：

其中：d：鋼厚 mm

I0：d為0時測得的劑量值 cGy

I： 各個d值下測得的對應的劑量值 cGy

μ：為衰減系數 mm-1

若引入半值層厚度d1/2，可導出：

在測得一系列d值及I值后，利用最小二乘法作線性擬合或利用坐標紙作圖即可求出d1/2。

根據d1/2值判定加速器的能量。

d1/2≈32mm時，認為能量為12MeV[1,2]。

用密度為1.7g/cm3材料代替鋼板，使用本方法，其半值層厚度在177.8mm左右時可認為能量為12MeV。

2 X射線劑量率[3]

測量儀器，IONEX 2500/3劑量儀，將劑量儀探頭放置在0°方向X射線束中心軸上距靶1米處。測量1分鐘的積分劑量三次，取三個數據的平均值，然后乘以劑量儀的校準因子，以及倫琴/拉德轉換系數，即得出該能量下加速器輸出 X射線束的劑量率。

3 焦點尺寸

采用疊片塊成像的方法測量。疊片塊是由厚度為h1(0.2mm)，長250mm，寬 50mm 的銅箔和厚度為h2(0.2mm)，長250mm，寬50mm的塑膠片相間疊成。疊塊示意和測量布置如圖1所示。

測量時將疊片塊置于加速器的X射線輸出口，盡量靠近靶。X射線穿過疊片塊時，銅箔將射線阻擋，射線從塑膠片對應的窄縫通過，使放置在疊塊另一端的膠片感光，曝光后的膠片，將出現數根黑條，靠中央的部分比較黑，兩邊的黑度較小，取黑度大于中央的黑度50%的黑條數n，按下式計算焦點寸d：d=( h1 + h2 )×n (mm)

圖1 疊塊示意和測量布置圖

4 X射線束的均勻度

用距X射線中心軸線6.0°(A°)處的劑量率與0°方向中心軸線上劑量率的百分比表示。測量儀器：IONEX 2500/3劑量儀。將劑量儀探頭放置在距靶l 米處，在相同條件下測量中心軸線上的劑量率值D0和偏離中心軸線A°的圓周上對稱于O點各點的劑量率值Di（如圖2所示），取圓周上劑量率最小值Dmin按公式進行計算得ηh值為均勻度測量結果。

圖2 X射線束均勻度測量示意圖

5 X射線束的不對稱性

利用均勻度測量方法，在距靶1米處且偏離中心軸線±6.0°圓周上劑量率Di的測試結果，取其中最大值Dmax和最小值Dmin按照公式計算X射線不對稱度η。

式中：

ΔD——Dmax與Dmin的差值；

D—— Dmax與Dmin的均值。

6 照相檢測靈敏度

在機頭正前方距靶點2.0米處，分別放置100mm、200mm和420mm厚度的鋼鐵試樣，采用線型像質計(或孔型像質計（美國ASTM標準）)，通過射線膠片照相來確定檢測靈敏度。

在最大能量和劑量條件下，所用膠片類型、焦距、膠片黑度、增感屏、散射消除等均滿足射線照相工藝條件時，其靈敏度應符合1%的要求。

7 漏線量

用鉛塊遮擋住X射線機頭前向準直器口。

由于加速器的X射線輸出是軸對稱的，而加速器的X射線屏蔽和準直系統也是軸對稱的，因此，漏線量在任一個平面上都是對稱的。為了測量方便，一般選取水平面。在加速器控制臺劑量儀積分劑量相同的情況下，采用IONEX 2500/3劑量儀，測取在距靶點1米的水平圓周上各點的積分劑量值，通過和0°方向的積分劑量值相比來計算漏線量。

8 中子劑量測量[4]

在X射線束前向準直器±1/2準直器錐角o到±90o的范圍內（如圖3所示），距靶1m處中子輻射劑量不大于0.01mSv/Gy（X射線束劑量率）；其它任何方向不大于0.001mSv/Gy（X射線束劑量率）。

圖3 中子劑量測量示意圖

[1]VARIAN,LINATRON High-Energy X-Ray Applications for Nondestructive Testing.

[2]ASTM E94-2004,Standard Guide for Radiographic Examination.

[3]GB/T 20129-2006,無損檢測用電子直線加速器.

[4]http://www.varian.com.

Technical performance test method of 12MeV standing wave electron linear accelerator for non-destructive testing

GUO Yan-bin, LIU Jian-hui

研制12MeV無損檢測用駐波電子直線加速器產品時，需要同時制定相關技術指標的測試方法，供測試時參考。

能量；X射線劑量率；焦點尺寸；均勻度；不對稱性；檢測靈敏度；漏線量

郭彥斌（1955 -），男，河北武安人，研究員，主要從事電子直線加速器及圖像處理技術的研究。

TP391

B

1009-0134(2011)4(上)-0026-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(上).08

2010-11-08

國家數控機床重大專項資助（2009ZX04014-091）