КОНТЕЙНЕР ДОЗИМЕТРА И ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОЗЫ Российский патент 2019 года по МПК A61J1/00 G01T1/02 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к контейнеру дозиметра и к элементу для измерения дозы для измерения дозы излучения, кроме нейтронного излучения, такого как гамма-излучение.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последние годы проводятся обширные научные исследования бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) как быстро развивающегося метода радиационной терапии. Бор-нейтронозахватная терапия рака представляет собой лучевую терапию, в которой используется нейтронное излучение. Сначала пациенту вводят соединение бора, предназначенное для помещения только в раковые клетки. Затем раковые клетки, в которых скопилось соединение бора, облучают нейтронным излучением, энергия которого удерживается в заданном диапазоне. При столкновении нейтронного излучения с соединением бора возникает α-излучение. Это α-излучение убивает раковые клетки.

Бор-нейтронозахватная терапия представляет собой перспективный метод терапии рака, и он близок к последней стадии клинических испытаний. Устройство для облучения нейтронами, используемое для бор-нейтронозахватной терапии, разработано для достижения терапевтического эффекта с использованием преимуществ излучения, такого как излучение тепловых нейтронов и излучение эпитепловых нейтронов. Излучающую среду нейтронного излучения можно рассматривать как поле, в котором сосуществуют различные типы излучения, имеющие энергии в пределах конкретного диапазона. При таком рассмотрении излучающей среды нейтронного излучения необходим этап выборочного, как можно более изолированного, измерения только гамма-излучения, чтобы гарантировать безопасность устройства и другие факторы.

До настоящего времени генератором нейтронного излучения для использования в устройстве для облучения нейтронным излучением всегда являлся ядерный реактор. Тем не менее, в последние годы в больницах начинают использовать компактный нейтронный генератор. Компактный нейтронный генератор разработан для того, чтобы протоны и дейтроны, ускоренные в ускорителе, сталкивались рядом с мишенью из бериллия или лития. Образующееся нейтронное излучение, включающее в себя большее количество тепловых и эпитепловых нейтронов, чем в обычном генераторе, замедляется в замедлителе для получения излучающей среды нейтронного излучения, оказывающей меньшее отрицательное воздействие на тело человека.

В излучающей среде нейтронного излучения, кроме нейтронного излучения, существуют также виды излучения, влияющие на тело человека, такие как гамма-излучение, включая возникшее при облучении нейтронами гамма-излучение. Когда гамма-изучение измеряется в присутствии нейронного излучения, доза гамма-излучения может быть определена неточно из-за влияния нейтронного излучения, даже в случае использования для измерения специализированного дозиметра.

Для улучшения точности измерений дозы гамма-излучения предлагается устройство для измерения гамма-излучения, причем устройство для измерения гамма-излучения включает в себя первый детектор, причем первый детектор включает в себя фильтр, причем фильтр расположен вокруг радиационного дозиметра того же типа, что и радиационный дозиметр, составляющий второй детектор, для совместного использования, выполнен из свинца или сплава свинца и имеет такую толщину, что распад нейтронов и поправочный коэффициент гамма-излучения попадает в приемлемый диапазон для измерения гамма-излучения (смотри Патентный документ 1).

Однако свинец блокирует гамма-излучение, а не нейтронное излучение. Более того, свинец и сплавы свинца сами способны испускать гамма-излучение при активации нейтронным излучением. Поэтому дозу гамма-излучения необходимо вычислять из разницы между результатом измерения детектором излучения, имеющимся внутри фильтра, сделанного из свинца или сплава свинца, и результатом измерения детектором излучения, расположенным снаружи фильтра. Следовательно, подход, описанный в патентом документе 1, может привести к сложным вычислениям, а также к увеличению размера радиационного дозиметра.

Более того, учитывая спрос на экранирующий материал для нейтронного излучения, была предложен состав, способный принимать различную форму, для формирования экранирующего излучение оборудования, в котором экранирующий излучение материал, такой как фторид лития, смешан с термопластичной резиной, имеющей температуру плавления от 40 до 80 °C (смотри Патентный документ 2).

Тем не менее, в принимающей различную форму смеси, описанной в Патентном документе 2, ограниченный диапазон количества радиационного экранирующего материала, такого как соединение лития, способного смешиваться с резиной, требует большей толщины экранирующего материала для получения достаточного экранирующего эффекта. Более того, резиновый компонент может незначительно активироваться с испусканием гамма-излучения при облучении нейтронами. Это может повлиять на результаты измерения дозиметром.

Патентный документ 1: не прошедшая экспертизу заявка на патент Японии, публикация № 2016-3892

Патентный документ 2: не прошедшая экспертизу заявка на патент Японии, публикация № H08-201581

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблемы, решаемые изобретением

Настоящее изобретение учитывает упомянутые выше имеющиеся обстоятельства. Задачей настоящего изобретения является создание контейнера дозиметра, влияющего как на повышение точности измерений дозы излучения, так и на уменьшение размера измерительного устройства.

Средство решения проблемы

Для решения вышеупомянутой задачи заявителем были проведены обширные исследования. В результате было обнаружено, что контейнер дозиметра, влияющий как на повышение точности измерений дозы излучения, так и на уменьшение размера измерительного устройства, может быть получен, когда контейнер дозиметра включает в себя: вмещающий участок корпуса для размещения конкретного устройства для измерения дозы излучения; и экранирующий участок, окружающий участок корпуса и включающий в себя по меньшей мере тело, выполненное из конкретного материала, способного блокировать нейтронное излучение. Таким образом, было завершено настоящее изобретение. То есть, в настоящем изобретении предлагается следующее.

(1) Первый вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой контейнер дозиметра, включающий в себя: вмещающий участок для размещения в нем устройства для измерения дозы излучения, измеряющего дозу заранее заданного излучения, кроме нейтронного излучения; и экранирующий участок, окружающий вмещающий участок и включающий в себя по меньшей мере спеченное тело с LiF, причем спеченное тело с LiF пропускает заранее заданное излучение, которое должно быть измерено устройством для измерения дозы излучения, но блокирует нейтронное излучение.

(2) Второй вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой контейнер дозиметра согласно первому варианту осуществления, в котором спеченное тело с LiF является спеченным телом с 6LiF.

(3) Третий вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой контейнер дозиметра согласно второму варианту осуществления, в котором спеченное тело с 6LiF включает в себя 6LiF и имеет относительную плотность от 83% до более 90% или менее, и на внешней поверхности которого появляется меньше трещин и/или блистеров.

(4) Четвертый вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой контейнер дозиметра согласно любому одному из вариантов осуществления от первого до третьего, в котором заранее заданное излучение представляет собой гамма-излучение.

(5) Пятый вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой контейнер дозиметра согласно любому одному варианту осуществления от первого до четвертого, в котором экранирующий участок включает в себя по меньшей мере два иди более компонента экранирующего участка, и соседние компоненты экранирующего участка из по меньшей мере двух компонентов экранирующего участка имеют взаимно граничащие структуры.

(6) Шестой вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой контейнер дозиметра согласно пятому варианту осуществления, в котором соседние компоненты экранирующих участков имеют взаимно совмещаемые структуры.

(7) Седьмой вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой контейнер дозиметра согласно пятому или шестому варианту осуществления, в котором вмещающий участок имеет размер по существу такой же или больше размера измерительного устройства для измерения излучения, и этот вмещающий участок продолжается полностью по компонентам экранирующего участка.

(8) Восьмой вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой контейнер дозиметра согласно любому из вариантов осуществления от пятого до седьмого, в котором кратчайшее расстояние от внутренней поверхности вмещающего участка до внешних поверхностей компонентов экранирующего участка является постоянным.

(9) Девятый вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой элемент для измерения излучения, содержащий устройство для измерения излучения, помещенное во вмещающий участок контейнера дозиметра согласно любому одному из вариантов осуществления от первого до восьмого.

Эффекты изобретения

Настоящее изобретение способно обеспечить контейнер дозиметра, влияющий как на повышение точности измерения дозы излучения, так и на уменьшение размера измерительного устройства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1A показывает перспективный вид контейнера дозиметра согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фигура 1B показывает вид спереди вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 1C показывает сечение по линии A-A с фигуры 1B.

Фигура 1D показывает перспективный вид основной части вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 1E показывает перспективный вид колпачка вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 1F показывает состояние, когда измерительное устройство для измерения излучения помещено во вмещающий участок вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 2A показывает перспективный вид контейнера дозиметра согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фигура 2B показывает вид спереди вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 2C показывает сечение по линии A-A с фигуры 2B.

Фигура 2D показывает перспективный вид основного участка вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 2E показывает перспективный вид колпачка вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 2F показывает состояние, когда измерительное устройство для измерения излучения помещено во вмещающий участок вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 3A показывает перспективный вид контейнера дозиметра согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фигура 3B показывает вид спереди вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 3C показывает вид сверху вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 3D показывает сечение по линии A-A с фигуры 3C.

Фигура 3E показывает перспективный вид основного участка вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 3F показывает перспективный вид колпачка вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 3G показывает состояние, когда измерительное устройство для измерения излучения помещено во вмещающий участок вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 4A показывает перспективный вид контейнера дозиметра согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фигура 4B показывает вид спереди вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 4C показывает вид сверху вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 4D показывает сечение по линии A-A с фигуры 4C.

Фигура 4E показывает перспективный вид основного участка вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 4F показывает перспективный вид колпачка вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 4G показывает состояние, когда измерительное устройство для измерения излучения помещено во вмещающий участок вышеупомянутого контейнера дозиметра.

Фигура 5 показывает размеры контейнера дозиметра из настоящего примера во фронтальном разрезе.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже конкретные варианты осуществления контейнера дозиметра согласно настоящему изобретению будут описаны подробно, однако настоящее изобретение никоим образом не должно ограничиваться последующими вариантами осуществления. Могут быть сделаны подходящие модификации без отступления от сущности и объема настоящего изобретения.

1. Первый вариант осуществления

<Контейнер 10 дозиметра>

Фигура 1 схематически показывает пример контейнера 10 дозиметра согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, фигура 1A показывает перспективный вид контейнера 10 дозиметра. Фигура 1B показывает вид спереди контейнера 10 дозиметра, и фигура 1C показывает сечение по линии A-A с фигуры 1B. Фигура 1D показывает перспективный вид основного участка 12A контейнера 10 дозиметра, и фигура 1E показывает перспективный вид колпачка 12B контейнера 10 дозиметра. Далее, фигура 1F схематически показывает состояние, когда измерительное устройство 51 для измерения излучения помещено во вмещающий участок 11 контейнера 10 дозиметра.

Контейнер 10 дозиметра согласно данному варианту осуществления включает в себя вмещающий участок 11 для размещения измерительного устройства для измерения излучения и экранирующий участок 12, окружающий вмещающий участок 11.

[Вмещающий участок 11]

Вмещающий участок 11 имеет пространство для размещения измерительного устройства для измерения излучения.

Измерительное устройство для измерения излучения представляет собой элемент, измеряющий дозу заранее заданного излучения, кроме нейтронного излучения. Заранее заданное излучение может быть выбрано из излучений любого типа, кроме нейтронного излучения. Тем не менее, заранее заданное излучение предпочтительно является гамма-излучением, если речь идет о применении бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ). Следует отметить, что используемый здесь термин «измерительное устройство для измерения излучения» включает в себя дозиметры различных форм, включая собственно элемент из флуоресцентного стекла стеклянного дозиметра, элемент из флуоресцентного стекла стеклянного дозиметра в резиновом держателе и так далее.

Не существует конкретного ограничения типа элемента. Примеры элементов включают в себя элемент из флуоресцентного стекла стеклянного дозиметра, сульфат железа или соль Мора, используемые в дозиметре Фрике, и так далее.

Не существует конкретного ограничения размера вмещающего участка 11, но предпочтительно он должен быть по существу таким же, как размер измерительного устройства для измерения излучения, для уменьшения размера контейнера 10 дозиметра.

Например, когда измерительное устройство для измерения излучения представляет собой флуоресцентный стеклянный элемент стеклянного дозиметра, вмещающий участок 11 имеет цилиндрическую форму диаметром от 2,5 мм до 3 мм и длиной от 10 мм до 15 мм.

[Экранирующий участок 12]

Экранирующий участок 12 окружает вмещающий участок 11 и предназначен для блокирования нейтронного излучения, достигающего контейнера 10 дозиметра.

Экранирующий участок 12 включает в себя элемент, сделанный из материала, блокирующего нейтронное излучение, но пропускающего по меньшей мере излучение, которое будет измерено измерительным устройство для измерения излучения, размещенным во вмещающем участке 11. Такая конфигурация позволяет единственному измерительному устройству для измерения излучения, единственно размещенному во вмещающем участке 11 контейнера 10 дозиметра, точно измерять целевое излучение, даже когда вне контейнера 10 дозиметра нет никакого измерительного устройства для измерения излучения. Таким образом, процедуры вычисления дозы излучения целевого излучения могут быть упрощены, и размер контейнера 10 дозиметра может быть уменьшен.

Материал экранирующего участка 12 будет подробно описан далее.

Не существует конкретного ограничения на нижний предела размера экранирующего участка 12, размер которого предполагается таким, чтобы должным образом блокировать нейтронное излучение, достигающее экранирующего участка 12, но должным образом пропускать излучение, которое должно быть измерено измерительным устройством для измерения излучения. Например, экранирующий участок 12 предпочтительно имеет толщину 2 мм или более, более предпочтительно 3 мм или более, вокруг вмещающего участка 11.

Не существует конкретного ограничения на верхний предел размера экранирующего участка 12, но экранирующий участок 12 предпочтительно имеет толщину 8 мм или менее, более предпочтительно 5 мм или менее, вокруг вмещающего участка 11, для получения более тонкого и маленького дозиметра по сравнению с традиционным вариантом.

Более того, экранирующий участок 12 имеет по меньшей мере два или более компонента экранирующего участка. В данном варианте осуществления экранирующий участок 12 имеет основной участок 12A и колпачок 12B в качестве двух или более компонентов экранирующего участка.

Как показано на фигурах 1C, 1D и 1E, основной участок 12A и колпачок 12B, являющиеся соседними компонентами экранирующего участка, имеют взаимно граничащие структуры.

Экранирующий участок 12 включает в себя два или более компонента экранирующего участка, и соседние компоненты экранирующего участка из двух или более компонентов экранирующего участка способны граничить друг с другом. Такая конфигурация позволяет легко соединять и разъединять компоненты экранирующего участка, что в свою очередь позволяет легко помещать и извлекать измерительное устройство для измерения излучения из вмещающего участка 11.

Не существует конкретного ограничения на типы взаимно граничащих структур. Например, основной участок 12A и колпачок 12B могут быть сделаны имеющими взаимно совмещаемые структуры, как показано на фигурах 1C, 1D и 1E. Альтернативно, основной участок 12A и колпачок 12B могут быть сделаны граничащими друг с другом, и могут фиксироваться фиксирующим элементом вне области соединения.

В частности, основной участок 12A и колпачок 12B как соседние компоненты экранирующего участка предпочтительно имеют взаимно совмещаемые структуры. Когда они имеют взаимно совмещаемые структуры, основной участок 12A и колпачок 12B могут соединяться без фиксации фиксирующим элементом вне области соединения. Более того, эффекты, которые могут возникать из-за облучения фиксирующего элемента нейтронным излучением и другим излучением, кроме нейтронного, могут быть исключены.

Не существует конкретного ограничения на типы совмещаемых структур. Например, как показано на фигурах 1C, 1D и 1E, один компонент экранирующего участка (в данном случае основной участок 12A) может быть выполнен имеющим форму с выступом, и другой компонент экранирующего участка (в данном случае колпачок 12B) может быть выполнен имеющим форму с углублением. Альтернативно, один компонент экранирующего участка может быть наклонным элементом с наклоном в заранее заданном направлении, и другой компонент экранирующего участка может быть другим наклонным элементом, имеющим форму, симметричную первому компоненту экранирующего участка.

В частности, имея в виду необходимую блокировку нейтронного излучения, которым непосредственно облучается контейнер 10 дозиметра, и необходимое пропускание целевого излучения, совмещаемые структуры предпочтительно выполнены так, чтобы один компонент экранирующего участка (в данном случае основной участок 12A) имел форму с выступом, и другой компонент экранирующего участка (в данном случае колпачок 12B) имел форму с углублением, как показано на фигурах 1C, 1D и 1E.

Далее, длина LA от основания основного участка 12A до уплотняющего участка выступающего элемента предпочтительно такая же, как длина LB от основания колпачка 12B до уплотняющего участка углубленного элемента. Когда LA равно LB, как основной участок 12A, так и колпачок 12B, могут быть получены из пластинчатого материала, имеющего такую же толщину, что позволяет эффективно производить контейнер 10 дозиметра и снижать потери при резке исходных материалов.

Как описано выше, вмещающий участок 11 предпочтительно имеет размер по существу такой же, как и измерительное устройство для измерения излучения. Кроме того, вмещающий участок 11 предпочтительно продолжается по всем компонентам экранирующего участка (основному участку 12A и колпачку 12B в данном варианте осуществления). Когда вмещающий участок 11 имеет по существу такой же размер, что и измерительное устройство для измерения излучения, и вмещающий участок 11 продолжается по всем компонентам экранирующего участка, измерительное устройство для измерения излучения, размещенное во вмещающем участке 11, само может служить фиксирующим элементом для фиксации граничащих друг с другом компонентов экранирующего участка.

Когда основной участок 12A имеет форму с выступом, и колпачок 12B имеет форму с углублением, так что основной участок 12A может быть совмещен с колпачком 12B, длина, на которую выступает основной участок 12A, и глубина, на которую углублен колпачок 12B, может быть выбрана подходящим образом для легкого соединения и разъединения основного участка 12A и колпачка 12B, а также с учетом прочности фиксации соседних компонентов экранирующего участка.

Например, когда измерительное устройство для измерения излучения представляет собой элемент из флуоресцентного стекла стеклянного дозиметра, нижняя граница длины, на которую выступает основной участок 12A, и глубина, на которую углублен колпачок 12B, предпочтительно составляет 1 мм или более, более предпочтительно 1,5 мм или более, и даже более предпочтительно 2 мм или более. Когда длина, на которую выступает основной участок 12A, и глубина, на которую углублен колпачок 12B, слишком коротка, колпачок 12B может отсоединяться от основного участка 12A во время использования контейнера 10 дозиметра, даже когда основной участок 12A совмещен с колпачком 12B.

С другой стороны, когда измерительное устройство для измерения излучения представляет собой элемент из флуоресцентного стекла стеклянного дозиметра, верхняя граница длины, на которую выступает основной участок 12A, и глубина, на которую углублен колпачок 12B, предпочтительно составляет 10 мм или менее, более предпочтительно 5 мм или менее, и даже более предпочтительно 3 мм или менее. Когда длина, на которую выступает основной участок 12A, и глубина, на которую углублен колпачок 12B, слишком велика, потери исходного материала при резке могут быть значительны, что приведет к увеличению затрат.

Каждый из компонентов экранирующего участка предпочтительно сделан имеющим такую толщину, чтобы кратчайшее расстояние от внутренней поверхности вмещающего участка до внешних поверхностей компонентов экранирующего участка было постоянным. Такая конфигурация позволяет размещать измерительное устройство для измерения излучения внутри вмещающего участка так, чтобы все компоненты экранирующего участка были полностью покрыты, гарантируя, что нейтронное излучение со всех направлений будет блокироваться одинаково. Таким образом, элемент для измерения излучения может быть размещен в соответствии с желаемым способом размещения, вне зависимости от направлений нейтронного излучения.

Например, в случае, когда толщина компонентов экранирующего участка составляет 5 мм, как показано на фигуре 5, оба концевых участка компонентов экранирующего участка могут быть очерчены радиусом R5, если рассматривать угловое сечение концевых участков вмещающего участка. Это позволяет сохранять кратчайшее расстояние от углов концевых участков вмещающего участка до внешних поверхностей компонентов экранирующего участка равным 5 мм. Если кривизны R-участков на концах компонентов экранирующего участка должным образом выбраны согласно толщинам компонентов экранирующего участка, как описано выше, то кратчайшее расстояние от внутренней поверхности вмещающего участка до внешних поверхностей компонентов экранирующего участка может быть сделано постоянным.

Материалы, имеющие вышеупомянутые свойства, включают в себя материалы, содержащие LiF. Среди них спеченный элемент с LiF предпочтительно используется в качестве материала, содержащего LiF, поскольку он имеет высокое содержание LiF, его остальные компоненты не испытывают сильного влияния проходящего через них нейтронного излучения, и он может вносить вклад в получение более маленького и тонкого контейнера 10 дозиметра.

Следует отметить, что Li имеет два стабильных изотопа, 6Li и 7Li, и их распространенность в природе составляет 92,5 атомных % и 7,5 атомных % для 7Li и 6Li соответственно. Кроме того, 6Li вносит вклад в блокировку нейтронного излучения, и поэтому использование 6LiF, обогащенного 6Li, может более эффективно блокировать нейтронное излучение. С учетом вышесказанного, более предпочтительно использовать спеченный элемент с 6LiF, чем спеченный элемент с LiF. Ниже будет описан спеченный элемент с 6LiF.

(Спеченный элемент с 6LiF)

(1) Компонент: 6LiF

Спеченный элемент с 6LiF включает в себя 6LiF в качестве основного исходного материала и лучше экранирует нейтронное излучение по сравнению с другими материалами, замедляющими/экранирующими нейтроны (например, CaF₂, MgF₂, двухкомпонентная система MgF₂-CaF₂, трехкомпонентная система MgF₂-CaF₂-LiF и подобные). Более того, спеченный элемент с 6LiF включает в себя 6LiF, но не включает другие неорганические компоненты в качестве спекающих добавок или композитных компонентов, и также не является смесью с термопластической резиной и так далее. Поэтому спеченный элемент с 6LiF согласно данному варианту осуществления очень хорошо экранирует нейтроны и может вносить вклад в получение более тонкого и маленького экранирующего участка 12.

Чистота 6Li в спеченном элементе с 6LiF составляет предпочтительно 95,0 атомных % или более, и чистота LiF предпочтительно 99 массовых % или более. Если в спеченном элементе с 6LiF присутствует большее количество примесей, таких как металлические компоненты (элементы), то эти примеси могут активироваться с испусканием гамма-излучения при облучении спеченного тела с 6LiF нейтронами. 6LiF не становится радиоактивным даже при облучении нейтронами. Поэтому спеченное тело с 6LiF согласно данному варианту осуществления имеет 95,0 атомных % или более 6Li, и LiF с чистотой 99 массовых % отлично экранирует нейтроны и, кроме того, успешно снижает воздействие излучения на человеческое тело.

Далее, 6LiF изготавливают в виде спеченного тела. Подходы к производству спеченного тела с 6LiF включают в себя способ выращивания монокристаллов, способ отверждения расплава, способ спекания и так далее.

Тем не менее, способ выращивания монокристаллов требует точного контроля на всех этапах производства, и качество при этом может быть нестабильным, что приводит к очень высокой стоимости продукта. Кроме того, получающаяся прессовка, представляющая собой монокристалл, обладает растрескиваемостью, что приводит к таким проблемам, как склонность к образованию трещин в процессе производства.

Далее, способ отверждения расплава требует строгого контроля температуры при охлаждении и также требует длительного времени охлаждения. Поэтому сложно получить однородный и звукоотверждаемый(?) материал на протяжении всего сравнительно большого размера.

Спеченный элемент с 6LiF здесь получают способом спекания. Поэтому экранирующие материалы, хорошо экранирующие нейтроны, могут стабильно пополняться.

(2) Относительная плотность

Спеченное тело с 6LiF предпочтительно имеет относительную плотность от 83% или более до 90% или менее. Используемый в данном варианте осуществления термин «относительная плотность» относится к величине, полученной делением плотности спеченного тела на теоретическую плотность (2,64 г/см³) LiF и последующим умножением полученного значения на 100.

Относительная плотность от 83% или более до 90% или менее означает, что спеченное тело с 6LiF не обладает высокой плотностью. Предпочтительно, это приводит к удобной резке спеченного тела с 6LiF.

Слишком малая относительная плотность может не обеспечить достаточное экранирование нейтронов спеченным элементом с 6LiF. Далее, слишком малая относительная плотность может означать большее количество полостей внутри спеченного тела, что приведет к ухудшению механической прочности. Это может привести к разломам во время обработки и к другим проблемам.

С другой стороны, слишком большая относительная плотность приводит к высокой степени уплотнения, и потому остаточное напряжение внутри материала может сниматься во время обработки спеченного тела, даже если спеченному телу с 6LiF придается необходимая степень защиты от нейтронов. При этом может образоваться трещина и тому подобное.

(3) Толщина

Не существует конкретного ограничения на толщину спеченного тела с 6LiF до тех пор, пока оно достаточно толстое для необходимой блокировки нейтронного излучения. А именно, толщина спеченного тела с 6LiF предпочтительно составляет 2 мм или более, более предпочтительно 3 мм или более.

Не существует конкретного значения верхней границы толщины спеченного тела с 6LiF, но спеченное тело с 6LiF предпочтительно как можно более тонкое в том диапазоне, где оно может достаточно блокировать нейтронное излучение, с учетом получения более маленького и легкого экранирующего участка 12. А именно, толщина спеченного тела с 6LiF предпочтительно составляет 8 мм или менее, более предпочтительно 5 мм или менее.

(Способ производства спеченного тела с 6LiF)

Способ производства спеченного тела с 6LiF согласно данному варианту осуществления включает в себя: этап прессования для прессования состава 6LiF, содержащего порошок 6LiF и вспомогательный формовочный органический материал для получения прессованной детали; и этап обжига для обжига прессованной детали при температуре от 630°C или более до 830°C или менее. Далее, способ может включать в себя этап предварительного обжига для осуществления предварительного обжига при температуре от 250°C или более до 350°C или менее перед этапом обжига.

<Элемент 1 для измерения дозы>

Фигура 1F схематически показывает пример элемента 1 для измерения дозы согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. В элементе 1 для измерения дозы измерительное устройство 51 для измерения излучения помещено во вмещающий участок 11 контейнера 10 дозиметра.

Согласно данному варианту осуществления, необходимые нейтронозащитные характеристики могут быть получены даже в случае малой толщины контейнера 10 дозиметра. Это позволяет разработать контейнер 10 дозиметра небольшого размера. Поэтому контейнером 10 дозиметра можно легко манипулировать. Например, если контейнер 10 дозиметра мал, множество контейнеров 10 дозиметра могут быть расположены в зоне защиты от нейтронов в области измерения для регистрации наличия и/или разницы в уровне гамма-излучения в области защиты от нейтронов (или для меньшего количества этапов измерения).

Далее, экранирующий участок 12 в качестве компонента контейнера 10 дозиметра включает в себя элемент, выполненный из материала, который блокирует нейтронное излучение, но пропускает оставшееся излучение, которое должно быть измерено измерительным устройством для измерения излучения, помещенным во вмещающий участок 11. Это позволяет измерительному устройству для измерения излучения, помещенному во вмещающий участок 11, точно измерять целевое излучение. Поэтому процедуры вычисления дозы излучения целевого излучения могут быть упрощены, что приведет к уменьшению размера контейнера 10 дозиметра.

2. Второй вариант осуществления

Фигура 2 схематически показывает пример контейнера 20 дозиметра согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, фигура 2A показывает перспективный вид контейнера 20 дозиметра. Фигура 2B показывает вид спереди контейнера 20 дозиметра, и фигура 2C показывает сечение по линии A-A с фигуры 2B. Фигура 2D показывает перспективный вид основного участка 22A контейнера 20 дозиметра, и фигура 2E показывает перспективный вид колпачка 22B контейнера 20 дозиметра. Далее, фигура 2F схематически показывает пример элемента 2 для измерения дозы согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, в котором измерительное устройство 51 для измерения излучения помещено во вмещающий участок 21 контейнера 20 дозиметра.

Контейнер дозиметра 20 включает в себя вмещающий участок 21 и экранирующий участок 22. Вмещающий участок 21 представляет собой элемент для хранения измерительного устройства для измерения дозы излучения заранее заданного излучения, кроме нейтронного излучения, и имеет такие же функции, что и вмещающий участок 11, если не указано иное. Экранирующий участок 22 является элементом, окружающим вмещающий участок 21, и имеет такие же функции, что и экранирующий участок 12, если не указано иное.

Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления в следующем. В первом варианте осуществления контейнер 10 дозиметра имеет форму капсулы, в которой оба концевых участка имеют полусферическую форму на обоих концах цилиндрической периферической стенки. Напротив, во втором варианте осуществления контейнер 20 дозиметра в основном имеет форму четырехугольной призмы со скругленными углами.

Далее, в первом варианте осуществления вмещающий участок 21 имеет цилиндрическую форму, что соответствует форме измерительного устройства 51 для измерения излучения (например, элементу из флуоресцентного стекла). Напротив, во втором варианте осуществления вмещающий участок 21 имеет форму четырехугольной призмы, причем длина боковой стороны основания вмещающего участка 21 соответствует длине внешнего диаметра основания измерительного устройства 51 для измерения излучения, и высота вмещающего участка 21 по существу такая же, что и у измерительного устройства 51 для измерения излучения.

Как описано выше, не существует конкретного ограничения на форму контейнера дозиметра, и она может быть выбрана должным образом.

3. Третий вариант осуществления

Фигура 3 схематически показывает пример контейнера 30 дозиметра согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, фигура 3A показывает перспективный вид контейнера 30 дозиметра, и фигура 3B показывает вид спереди контейнера 30 дозиметра. Фигура 3C показывает вид сверху контейнера 30 дозиметра, и фигура 3D показывает сечение по линии A-A с фигуры 3C. Фигура 3E показывает перспективный вид основного участка 32A контейнера 30 дозиметра, и фигура 3F показывает перспективный вид колпачка 32B контейнера 30 дозиметра. Далее, фигура 3G схематически показывает пример измерительного элемента 3 для измерения дозы согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, в котором измерительное устройство 51 для измерения излучения помещено во вмещающий участок 31 контейнера 30 дозиметра.

Контейнер 30 дозиметра включает в себя вмещающий участок 31 и экранирующий участок 32. Вмещающий участок 31 является элементом для хранения измерительного устройства для измерения дозы излучения заранее заданного излучения, кроме нейтронного излучения, и имеет те же функции, что и вмещающий участок 11, если не указано иное. Экранирующий участок 32 является элементом, окружающим вмещающий участок 31, и имеет те же функции, что и экранирующий участок 12, если не указано иное.

Третий вариант осуществления отличается от первого в следующем. Контейнер 10 дозиметра имеет общую форму капсулы, как описано выше в первом варианте осуществления, тогда как контейнер 30 дозиметра имеет форму диска в третьем варианте осуществления.

Далее, в третьем варианте осуществления вмещающий участок 21 имеет цилиндрическую форму, соответствующую форме измерительного устройства 51 для измерения излучения (например, элементу из флуоресцентного стекла). Напортив, в третьем варианте осуществления вмещающий участок 31 имеет форму диска с внутренним диаметром по существу таким же, как длина измерительного устройства 51 для измерения излучения в продольном направлении.

Более того, вмещающий участок 11 продолжается по всем компонентам экранирующего участка (основной участок 12A и колпачок 12B в данном варианте осуществления), тогда как вмещающий участок 31 расположен только в основном участке 32A, а не в колпачке 32B, в третьем варианте осуществления.

Как описано выше, нет конкретного ограничения на форму контейнера дозиметра, и она может быть выбрана должным образом. В частности, вмещающий участок предпочтительно продолжается по всем компонентам экранирующего участка, как и в первом варианте осуществления, с учетом того, что компонент экранирующего участка может служить фиксирующем элементом, когда основной участок скреплен с колпачком.

4. Четвертый вариант осуществления

Фигура 4 схематически показывает пример контейнера 40 дозиметра согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, фигура 4A показывает перспективный вид контейнера 40 дозиметра, и фигура 4B показывает вид спереди контейнера 40 дозиметра. Фигура 4C показывает вид сверху контейнера 40 дозиметра, и фигура 4D показывает сечение по линии A-A с фигуры 4C. Фигура 4E показывает перспективный вид основного участка 42A контейнера 40 дозиметра, и фигура 4F показывает перспективный вид колпачка 42B контейнера 40 дозиметра. Далее, фигура 4G схематически показывает пример элемента 4 для измерения дозы согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, в котором измерительное устройство 51 для измерения излучения помещено во вмещающий участок 41 контейнера 40 дозиметра.

Контейнер 40 дозиметра включает в себя вмещающий участок 41 и экранирующий участок 42. Вмещающий участок 41 является элементом для хранения измерительного устройства для измерения дозы излучения заранее заданного излучения, кроме нейтронного излучения, и имеет те же функции, что и вмещающий участок 11, если не указано иное. Экранирующий участок 42 является элементом, окружающим вмещающий участок 41, и имеет те же функции, что и экранирующий участок 42, если не указано иное.

Четвертый вариант осуществления отличается от третьего варианта осуществления в следующем. Контейнер 30 дозиметра имеет в целом форму диска в третьем варианте осуществления, тогда как контейнер 40 дозиметра имеет по существу форму квадратной пластины в четвертом варианте осуществления.

Как описано выше, нет конкретного ограничения на форму контейнера дозиметра, и она может быть выбрана должным образом.

ПРИМЕРЫ

Ниже настоящее изобретение будет отписано более подробно со ссылками на пример, но настоящее изобретение никоим образом не должно ограничиваться этим примером.

<Производство контейнера 10 дозиметра>

Контейнер 10 дозиметра был получен с помощью следующих этапов, имеет ту же форму, что и контейнер 10 дозиметра согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, и имеет размеры, показанные на переднем сечении с фигуры 5 (соответствуют фигуре 1C).

[Производство спеченного тела с 6LiF]

Цилиндрическое спеченное тело с 6LiF, имеющее высоту порядка 16 мм, получили с помощью следующих этапов.

Во-первых, 100 массовых частей порошка 6LiF (чистота 6Li: 95,0 атомных % и LiF: 99%, Sigma-Aldrich) смешали с 16 массовыми частями вспомогательного формовочного материала, включая стеариновую кислоту и целлюлозу, для получения смеси с 6LiF.

(1) Этап прессования

Затем форму диаметром 25 мм заполнили примерно 15,8 г смеси с 6LiF и встряхнули для уменьшения пустот, в которых не было смеси с 6LiF.

Далее цилиндрическую форму установили в гидравлический пресс и спрессовали при 100 МПа для получения прессовки.

(2) Этап предварительного обжига

Прессовку поместили в печь с воздушной атмосферой. Температуру увеличивали до 300°C со скоростью 100°C в час и затем температуру поддерживали в течение 5 часов, чтобы большая часть вспомогательного формовочного материала, имеющегося в прессовке, разложилась или выпарилась.

(3) Этап обжига

После этапа предварительного обжига прессовку нагревали до 650°C со скоростью 100°C в час и затем поддерживали температуру в течение 5 часов. После этого осуществили охлаждение (охлаждение воздухом) для получения спеченного тела с 6LiF.

[Производство спеченного тела с 6LiF]

Далее, спеченное тело с 6LiF вырезали по окружности и изнутри и высверлили на станке для получения размеров, указанных в сечении с фигуры 5. Затем получили контейнер 10 дозиметра согласно примеру.

<Оценки>

[Оценка прессовки]

Оказалось, что полученная на этапе прессования прессовка имеет относительную плотность 57,3% относительно 6LiF. Далее, при внешнем осмотре не было обнаружено ни блистеров, ни трещин.

[Оценка спеченного тела с 6LiF]

Далее, масса и относительная плотность спеченного тела с 6LiF, полученного на этапе прессования, на этапе предварительного обжига и на этапе обжига, оказались равны 13,6 г и 86,2% соответственно. Также при внешнем осмотре не было обнаружено ни блистеров, ни трещин. Кроме того, при визуальном осмотре поверхности среза спеченного тела с 6LiF, выполненного на прецизионном станке, не было обнаружено внутренних дефектов, таких как трещины или пустоты.

[Оценка контейнера 10 дозиметра]

Элемент из флуоресцентного стекла разместили во вмещающем участке 11 контейнера 10 дозиметра, и экранирующий участок 12 облучали гамма-излучением и нейтронным излучением извне контейнера 10 дозиметра. Оказалось, что контейнер 10 дозиметра имеет превосходные характеристики экранирования нейтронов при пропускании гамма-излучения, что делает его подходящим для измерения гамма-излучения.

ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ

1 Элемент для измерения дозы согласно первому варианту осуществления

10 Контейнер дозиметра согласно первому варианту осуществления

11 Вмещающий участок

12 Экранирующий участок

12A Основной участок

12B Колпачок

2 Элемент для измерения дозы согласно второму варианту осуществления

20 Контейнер дозиметра согласно второму варианту осуществления

3 Элемент для измерения дозы согласно третьему варианту осуществления

30 Контейнер дозиметра согласно третьему варианту осуществления

4 Элемент для измерения дозы согласно четвертому варианту осуществления

40 Контейнер дозиметра согласно четвертому варианту осуществления

51 Измерительное устройство для измерения излучения

Группа изобретений относится к контейнеру дозиметра. Контейнер дозиметра содержит вмещающий участок для размещения измерительного устройства для измерения дозы заранее заданного излучения, кроме нейтронного излучения; и экранирующий участок, окружающий вмещающий участок и включающий в себя по меньшей мере спеченное тело с LiF, причем спеченное тело с LiF пропускает заранее заданное излучение, которое необходимо измерить измерительным устройством для измерения излучения, но блокирует нейтронное излучение, причем спеченное тело с LiF является спеченным телом с ⁶LiF, причем спеченное тело с ⁶LiF включает в себя ⁶LiF и имеет относительную плотность от 83% или более до 90% или менее, с уменьшенным возникновением трещин и/или блистеров на внешней поверхности. Технический результат – повышение точности измерений дозы излучения, уменьшение размера измерительного устройства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Контейнер дозиметра, содержащий:

- вмещающий участок для размещения измерительного устройства для измерения дозы заранее заданного излучения, кроме нейтронного излучения; и

- экранирующий участок, окружающий вмещающий участок и включающий в себя по меньшей мере спеченное тело с LiF, причем спеченное тело с LiF пропускает заранее заданное излучение, которое необходимо измерить измерительным устройством для измерения излучения, но блокирует нейтронное излучение,

причем спеченное тело с LiF является спеченным телом с ⁶LiF,

причем спеченное тело с ⁶LiF включает в себя ⁶LiF и имеет относительную плотность от 83% или более до 90% или менее, с уменьшенным возникновением трещин и/или блистеров на внешней поверхности.

2. Контейнер дозиметра по п.1, в котором заранее заданное излучение является гамма-излучением.

3. Контейнер дозиметра по любому из пп.1, 2, в котором экранирующий участок включает в себя по меньшей мере два или более компонента экранирующего участка, и соседние компоненты экранирующего участка из по меньшей мере двух или более компонентов экранирующего участка имеют взаимно граничащие структуры.

4. Контейнер дозиметра по п.3, в котором соседние компоненты экранирующего участка имеют взаимно совмещаемые структуры.

5. Контейнер дозиметра по п.3 или 4, в котором вмещающий участок имеет размер, по существу равный или больше размера измерительного устройства для измерения излучения, и

вмещающий участок продолжается по всем компонентам экранирующего участка.

6. Контейнер дозиметра согласно любому из пп.3-5, в котором кратчайшее расстояние от внутренней поверхности вмещающего участка до внешних поверхностей компонентов экранирующего участка является постоянным.

7. Элемент для измерения дозы, содержащий контейнер дозиметра по любому из пп.1-6, причем во вмещающем участке размещено измерительное устройство для измерения дозы заранее заданного излучения, кроме нейтронного излучения.