用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置

本申请涉及辐射物理与探测领域，尤其涉及一种用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置。

背景技术：

1、在核事故、核设施退役和清理以及铀矿开发等场景下，放射性核素可能通过吸入、食入或皮肤渗透等途径进入人体，引发内照射损伤进而危害人体健康。为了定量评估受到内污染的个人或群体的内照射剂量，除了采用测量受试者的尿液和粪便等排泄物样本的间接测量方法以外，直接测量方法因具有直接、迅速和高灵敏度的优点而得到了广泛的应用。简而言之，直接测量方法就是一种利用布置在受试者身体周围的辐射探测器，来直接测量人体某器官内的放射性核素活度的技术。

2、直接测量装置主要由屏蔽室系统和探测器系统组成。根据测量的部位的不同，直接测量装置可分为全身计数器、肺部计数器和甲状腺计数器等。值得注意的是，利用直接测量装置对人体内高活度、中高能γ射线核素进行测量已经是一项较为成熟的技术。例如，在福岛核电站事故后，日本国立放射线医学综合研究所(nirs)的研究人员使用甲状腺计数器检测到两名受测者的甲状腺含有大量的131i(发射能量为364kev的特征γ射线)。

3、然而，对低能γ射线核素如210pb(46.5kev)、239pu(42.1kev)和天然铀钍等的准确测量仍需进一步的研究，尤其当这些核素在人体内的累积量较低(痕量)时，直接测量的实施面临较大的困难。使用具有更多数量的探测器组成的探测器阵列已被证明是突破直接探测下限的一种有效方法，这是因为该方法增大了探测器的总有效面积。此外，引入探测器阵列还可以显著降低由于待测部位放射性核素分布不均而造成的测量不确定性贡献。例如在对头骨中pb-210进行探测时，在头顶、头的左右两侧和前后侧布置探测器。因此，为了保证探测器阵列的自由度，探测器系统的机械设计显得尤为重要。此外，为了保证足够的可供探测器阵列移动和旋转的空间，需要建设更大的屏蔽室。然而这无疑加大了直接测量装置在屏蔽室建造成本上的负担。尤其为了保证屏蔽室的优异屏蔽能力，研究人员通常会使用极为昂贵的低本底材料来建造屏蔽室。例如，美国waste isolation pilot plant(废弃物隔离试验场，wipp)的低本底全身计数器则使用了厚度为15cm的二战之前生产的钢来屏蔽天然放射性本底。the university of ioannina medical physics laboratory(约阿尼纳大学医学物理实验室，uimpl)设计并建造的全身计数器的外部是由铅砖和2cm厚的二战之前制造的铁板构成。合理的复合屏蔽室设计是一种潜在的寻找屏蔽效果和建造成本二者平衡点的方法，关键在于降低昂贵材料如铅或二战前钢的使用量。

4、有鉴于此，对于人体内痕量低能γ射线核素测量而言，亟需一种新的技术方案，能够针对探测器系统和屏蔽室进行优化设计，以实现对人体内痕量低能γ射线核素的更可靠的测量。

技术实现思路

1、为了至少部分地解决背景技术中提到的一个或多个技术问题，本申请提供了一种用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置的技术方案。为了提高直接测量装置测量人体内痕量低能γ射线核素的能力，一方面可以通过设计良好的屏蔽室来降低装置内的辐射本底水平，另一方面可以通过灵活的多探测器系统来提高装置对人体内目标核素的探测效率。

2、本申请提供一种用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，包括：屏蔽室，其包括屏蔽室主体和设置在屏蔽室主体上并与之枢轴连接的屏蔽室主门；第一探测器、第二探测器、顶面悬挂组件，其设置在屏蔽室内，顶面悬挂组件的上端固定在屏蔽室的内顶面上，第一探测器和第二探测器分别可旋转的安装在顶面悬挂组件的下端，且顶面悬挂组件在竖直方向的长度可调节；第三探测器、第四探测器、地面支撑组件，其设置在屏蔽室内，地面支撑组件的下端设置在屏蔽室的内底面上，第三探测器和第四探测器分别可旋转的安装在地面支撑组件的上端，且地面支撑组件在竖直方向的长度可调节。

3、在一些实施例中，第一探测器、第二探测器、第三探测器和第四探测器用于同时探测人体内同一个部位的痕量低能γ射线核素。

4、在一些实施例中，顶面悬挂组件包括两个竖直设置的悬挂件，用于分别悬挂第一探测器和第二探测器，两个悬挂件在竖直方向的长度可调节。

5、在一些实施例中，顶面悬挂组件包括平行设置的两条纵向水平导轨，以及在两条纵向水平导轨之间设置的两组横向水平导轨，横向水平导轨在两条纵向水平导轨上可纵向平移，两个悬挂件的上端分别设置在两组横向水平导轨之间且分别在横向水平导轨上可横向移动。

6、在一些实施例中，地面支撑组件包括两个竖直设置的支撑件，用于分别支撑第三探测器和第四探测器，两个支撑件在竖直方向的长度可调节。

7、在一些实施例中，两个支撑件的下端分别设置有万向轮，使得支撑件分别在水平方向可平移和可自转。

8、在一些实施例中，屏蔽室主体和屏蔽室主门均包括三层屏蔽层，由外至内分别为10～20cm钢屏蔽层、0.3～1cm铅屏蔽层和0.5～2cm钢屏蔽层。

9、在一些实施例中，屏蔽室主体与屏蔽室主门邻接的门框由外向内呈三级台阶状，台阶的每级分别对应于三层屏蔽层的邻接面。

10、在一些实施例中，屏蔽室主体上设置有一个或两个贯穿件，贯穿件内设置有连通屏蔽室的内部与外部的通道，用于容纳电线和/或信号线和/或通风管线。

11、在一些实施例中，通道至少包括双拐弯结构。

12、通过本申请的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置的技术方案，通过设计屏蔽室可以降低测量装置内的本底水平，同时采用多探测器系统，可以相较于传统技术更为准确地探测目标核素，从而提高对人体内低活度、低能量γ射线核素的直接探测能力。

技术特征：

1.一种用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，所述第一探测器、所述第二探测器、所述第三探测器和所述第四探测器用于同时探测人体内同一个部位的痕量低能γ射线核素。

3.根据权利要求1所述的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，所述顶面悬挂组件包括两个竖直设置的悬挂件，用于分别悬挂所述第一探测器和所述第二探测器，所述两个悬挂件在竖直方向的长度可调节。

4.根据权利要求3所述的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，所述顶面悬挂组件包括平行设置的两条纵向水平导轨，以及在所述两条纵向水平导轨之间设置的两组横向水平导轨，所述横向水平导轨在所述两条纵向水平导轨上可纵向平移，所述两个悬挂件的上端分别设置在所述两组横向水平导轨之间且分别在所述横向水平导轨上可横向移动。

5.根据权利要求1所述的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，所述地面支撑组件包括两个竖直设置的支撑件，用于分别支撑所述第三探测器和所述第四探测器，所述两个支撑件在竖直方向的长度可调节。

6.根据权利要求5所述的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，所述两个支撑件的下端分别设置有万向轮，使得所述支撑件分别在水平方向可平移和可自转。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，所述屏蔽室主体和所述屏蔽室主门均包括三层屏蔽层，由外至内分别为10～20cm钢屏蔽层、0.3～1cm铅屏蔽层和0.5～2cm钢屏蔽层。

8.根据权利要求7所述的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，所述屏蔽室主体与所述屏蔽室主门邻接的门框由外向内呈三级台阶状，所述台阶的每级分别对应于所述三层屏蔽层的邻接面。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，所述屏蔽室主体上设置有一个或两个贯穿件，所述贯穿件内设置有连通所述屏蔽室的内部与外部的通道，用于容纳电线和/或信号线和/或通风管线。

10.根据权利要求9所述的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置，其特征在于，所述通道至少包括双拐弯结构。

技术总结本申请涉及一种用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置。直接测量装置包括：屏蔽室，其包括屏蔽室主体和屏蔽室主门；第一探测器、第二探测器、顶面悬挂组件，顶面悬挂组件的上端固定在屏蔽室的内顶面上，第一探测器和第二探测器分别可旋转的安装在顶面悬挂组件的下端，且顶面悬挂组件在竖直方向的长度可调节；第三探测器、第四探测器、地面支撑组件，地面支撑组件的下端设置在屏蔽室的内底面上，第三探测器和第四探测器分别可旋转的安装在地面支撑组件的上端，且地面支撑组件在竖直方向的长度可调节。通过本申请的用于人体内痕量低能γ射线核素的直接测量装置的技术方案，可以提高对人体内低活度低能量γ射线核素的探测效率和能力。技术研发人员：刘圆圆,王宇,吴彬,王力,孟祥鹏,程建平受保护的技术使用者：北京师范大学技术研发日：20231206技术公布日：2024/7/25