12MeV无损检测用驻波电子直线加速器指标测试方法

郭彦斌，刘建辉

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

12MeV无损检测用驻波电子直线加速器指标测试方法

郭彦斌，刘建辉

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

我国还没有12MeV无损检测用驻波电子直线加速器的测试方法。我们在研制的12MeV无损检测用驻波电子直线加速器产品的同时，也考虑到要建立相应的技术测试方法。本工作根据多年来研制加速器的生产实际，结合12MeV电子直线加速器的特点，探讨制定相关技术指标的测试方法，供测试及用户验收时参考。

1 能量

加速器的能量系指被加速电子束的最终能量或指具有连续能谱的X射线束的最大能量。由于12MeV无损检测用驻波电子直线加速器使用的是全密封直线加速管，靶封在加速管内，无法直接测量电子束能量，通常用测量宽束X射线在钢铁中的半值层的办法来确定加速器的能量。测量时将剂量仪探头放置在0°方向X射线束中心轴上距靶1米处，在探头与靶之间先后放置不同厚度的钢板，测量在相同的曝光剂量下，X射线穿过不同钢板厚度d的衰减情况，即测出不同钢板厚度d（单位为mm）。

记录剂量仪的读数I，然后根据logI=f(d)曲线即可求出半值层值d1/2。

X射线穿过钢板时，其衰减规律可用下式表示：

其中：d：钢厚 mm

I0：d为0时测得的剂量值 cGy

I： 各个d值下测得的对应的剂量值 cGy

µ：为衰减系数 mm-1

若引入半值层厚度d1/2，可导出：

在测得一系列d值及I值后，利用最小二乘法作线性拟合或利用坐标纸作图即可求出d1/2。

根据d1/2值判定加速器的能量。

d1/2≈32mm时，认为能量为12MeV[1,2]。

用密度为1.7g/cm3材料代替钢板，使用本方法，其半值层厚度在177.8mm左右时可认为能量为12MeV。

2 X射线剂量率[3]

测量仪器，IONEX 2500/3剂量仪，将剂量仪探头放置在0°方向X射线束中心轴上距靶1米处。测量1分钟的积分剂量三次，取三个数据的平均值，然后乘以剂量仪的校准因子，以及伦琴/拉德转换系数，即得出该能量下加速器输出 X射线束的剂量率。

3 焦点尺寸

采用叠片块成像的方法测量。叠片块是由厚度为h1(0.2mm)，长250mm，宽 50mm 的铜箔和厚度为h2(0.2mm)，长250mm，宽50mm的塑胶片相间叠成。叠块示意和测量布置如图1所示。

测量时将叠片块置于加速器的X射线输出口，尽量靠近靶。X射线穿过叠片块时，铜箔将射线阻挡，射线从塑胶片对应的窄缝通过，使放置在叠块另一端的胶片感光，曝光后的胶片，将出现数根黑条，靠中央的部分比较黑，两边的黑度较小，取黑度大于中央的黑度50%的黑条数n，按下式计算焦点寸d：d=( h1 + h2 )×n (mm)

图1 叠块示意和测量布置图

4 X射线束的均匀度

用距X射线中心轴线6.0°(A°)处的剂量率与0°方向中心轴线上剂量率的百分比表示。测量仪器：IONEX 2500/3剂量仪。将剂量仪探头放置在距靶l 米处，在相同条件下测量中心轴线上的剂量率值D0和偏离中心轴线A°的圆周上对称于O点各点的剂量率值Di（如图2所示），取圆周上剂量率最小值Dmin按公式进行计算得ηh值为均匀度测量结果。

图2 X射线束均匀度测量示意图

5 X射线束的不对称性

利用均匀度测量方法，在距靶1米处且偏离中心轴线±6.0°圆周上剂量率Di的测试结果，取其中最大值Dmax和最小值Dmin按照公式计算X射线不对称度η。

式中：

ΔD——Dmax与Dmin的差值；

D—— Dmax与Dmin的均值。

6 照相检测灵敏度

在机头正前方距靶点2.0米处，分别放置100mm、200mm和420mm厚度的钢铁试样，采用线型像质计(或孔型像质计（美国ASTM标准）)，通过射线胶片照相来确定检测灵敏度。

在最大能量和剂量条件下，所用胶片类型、焦距、胶片黑度、增感屏、散射消除等均满足射线照相工艺条件时，其灵敏度应符合1%的要求。

7 漏线量

用铅块遮挡住X射线机头前向准直器口。

由于加速器的X射线输出是轴对称的，而加速器的X射线屏蔽和准直系统也是轴对称的，因此，漏线量在任一个平面上都是对称的。为了测量方便，一般选取水平面。在加速器控制台剂量仪积分剂量相同的情况下，采用IONEX 2500/3剂量仪，测取在距靶点1米的水平圆周上各点的积分剂量值，通过和0°方向的积分剂量值相比来计算漏线量。

8 中子剂量测量[4]

在X射线束前向准直器±1/2准直器锥角º到±90º的范围内（如图3所示），距靶1m处中子辐射剂量不大于0.01mSv/Gy（X射线束剂量率）；其它任何方向不大于0.001mSv/Gy（X射线束剂量率）。

图3 中子剂量测量示意图

[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,无损检测用电子直线加速器.

[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无损检测用驻波电子直线加速器产品时，需要同时制定相关技术指标的测试方法，供测试时参考。

能量；X射线剂量率；焦点尺寸；均匀度；不对称性；检测灵敏度；漏线量

郭彦斌（1955 -），男，河北武安人，研究员，主要从事电子直线加速器及图像处理技术的研究。

TP391

B

1009-0134(2011)4(上)-0026-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(上).08

2010-11-08

国家数控机床重大专项资助（2009ZX04014-091）