Радиационная головка
Изобретение относится к области радиационной техники, а более конкретно к устройствам для управления потоками частиц или электромагнитного излучения с использованием коллиматора. Радиационная головка содержит держатель источника излучения, установленный в неподвижном корпусе из поглощающего материала, с цилиндрической поверхностью скольжения и лабиринтной коллимационной поверхностью которого сопряжен поворотный затвор биологической защиты, составляющие в сомкнутом положении шар, при этом ось поворота затвора помещена в центре цилиндрической поверхности корпуса. К затвору дополнительно радиально, относительно общей оси поворота, пристыкован набор фильтров, автономно смонтированных в ступенчатых шлицевых направляющих корпуса, причем торцы фильтров выполнены конгруэнтными поверхности коллимационного канала корпуса, а держатель в противном источнику торце оснащен глухим карманом со сквозным щелевым пазом под шиберную заслонку телескопического фиксатора, при этом шиберная заслонка фиксатора закреплена на штоке, подпружиненный фланец которого свободно размещен внутри опорной ручки, а каждый фильтр автономно закреплен на двуплечем рычаге позиционирования. Техническим результатом заявленного изобретения является расширение технологических возможностей по дозированию мощности излучения при повышении радиационной безопасности в служебном обращении в работе и при хранении радиационной головки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области радиационной техники, а более конкретно к устройствам для управления потоками частиц или электромагнитного излучения с использованием коллиматора.
Из уровня техники данной области известны радиационные головки, содержащие источник излучения, установленный в держателе, и биологическую защиту шаровой формы, состоящую из неподвижного корпуса и поворотного блока (см., например, патент US 3316406, нац. кл. 250-106, 1967 г. и SU 1774299, G 01 T 7/00, 1992 г.), которые характеризуются сложностью конструкции с дополнительным механизмом предохранения и ограниченным диапазоном регулирования коллимационного канала для дозирования уровня излучения.
Отмеченные недостатки устранены в конструкции радиальной головки, выбранной по числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога, которая описана в изобретении SU 698439, G 21 K 1/02,1982 г.
Известная радиационная головка содержит держатель источника излучения и биологическую защиту из поглощающего материала, состоящую из неподвижного корпуса и сопряженного с ним по цилиндрической поверхности скольжения и лабиринтной поверхности коллимационного канала поворотного затвора, причем корпус с затвором в сомкнутом положении составляют шар, а ось поворота затвора размещена в центре цилиндрической поверхности корпуса.
В нерабочем положении устройства источник излучения перекрыт затвором посредством геометрического замыкания конгруэнтных профилей торца поворотного затвора и лабиринтной поверхности коллимационного канала корпуса.
При повороте затвора в крайнее верхнее положение образуется коллимационный канал с симметричным углом раствора относительно вершины, расположенной в центре оси поворота затвора, через который пространственно сформированный пучок излучения выводится наружу. Коллимационный канал в плоскости, перпендикулярной оси симметрии угла раствора, имеет прямоугольную форму.
Источник излучения находится на оси коллимационного канала и зафиксирован в держателе относительно неподвижного корпуса.
Таким образом, в описанной радиационной головке содержится минимум подвижных звеньев, технологичных и простых в изготовлении.
Однако недостатком известной радиационной головки является неудовлетворительная защита от излучения по причине неизбежных люфтов в подвижном соединении образующих поворотного затвора с корпусом, через которые происходит постоянная утечка частиц от излучателя.
Кроме того, в этом устройстве не представляется возможным регулировать и дозировать уровень излучения, что ограничивает технологические возможности применения неуниверсальной радиационной головки.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей функционально надежной радиационной головки при повышении безопасности в служебном обращении.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известной радиационной головке, содержащей держатель источника излучения, установленный в неподвижном корпусе из поглощающего материала, с цилиндрической поверхностью скольжения и лабиринтной коллимационной поверхностью которого сопряжен поворотный затвор биологической защиты, составляющие в сомкнутом положении шар, при этом ось поворота затвора размещена в центре цилиндрической поверхности скольжения корпуса, согласно изобретению, к затвору дополнительно радиально, относительно общей оси поворота, пристыкован набор фильтров, автономно смонтированных в ступенчатых шлицевых направляющих корпуса, причем торцы фильтров, каждый из которых автономно закреплен на двуплечем рычаге позиционирования, выполнены конгруэнтными поверхности коллимационного канала корпуса, а держатель в противном источнику торце оснащен глухим карманом со сквозным щелевым пазом под шиберную заслонку телескопического фиксатора, которая закреплена на штоке, а подпружиненный фланец штока свободно размещен внутри опорной ручки.
Отличительные признаки обеспечили расширение технологических возможностей функционально надежного устройства при повышении радиационной безопасности в служебном обращении.
Оснащение затвора набором автономных фильтров позволяет мерно регулировать мощность излучения через коллимационный канал для различных измерительных, тарировочных и т.п. работ, в частности для аттестации дозиметров.
Установка фильтров на общей с затвором оси поворота обеспечивает беззазорное автономное их перемещение в радиальном направлении относительно коллимационного канала корпуса, что позволяет переналаживать устройство в широком диапазоне мощности излучаемой энергии.
Примыкание фильтров к ступеням лабиринтной поверхности коллимационного канала корпуса конгруэнтными торцами обеспечивает надежное запирание излучения в закрытом положении затвора, выполняя функции дополнительной ступени биологической защиты для обслуживающего персонала.
Размещение фильтров в направляющих радиального их перемещения, выполненных в форме ступенчатых шлицов, создает дополнительное экранирование формируемого в коллиматоре корпуса пучка излучения по бокам.
Выполнение в тыльном торце держателя глухого кармана с щелевым сквозным пазом под шиберную заслонку фиксатора позволяет механически закрепить излучатель в корпусе на время работы, хранения и транспортировки, а также безопасно дистанционно перегружать излучатель в контейнер, из которого за противный источнику торец держатель устанавливается в технологическом корпусе радиационной головки.
Установка подпружиненной шиберной заслонки фиксатора с возможностью продольного и радиального перемещения относительно опорной ручки сообщает ему функции телескопического запора, которым осуществляется силовое и геометрическое замыкание держателя, несущего источник излучения, внутри неподвижного корпуса. При этом обеспечивается быстросъемность фиксатора и простота его сцепления с держателем при креплении на корпусе, что имеет существенное значение при работе с радиоактивными материалами излучателя.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решается с эффектом от суммы признаков, а не за счет суммы их эффектов.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по радиационной технике, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления радиационных головок можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - предлагаемая радиационная головка;
на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1;
на фиг.3 - радиационная головка в рабочем положении (вариант);
на фиг.4 - вид I на фиг.2.
Радиационная головка включает массивный корпус 1 из поглощающего радиационное излучение материала, смонтированный на основании 2. Внутри неподвижного корпуса 1 установлен и зафиксирован держатель 3 источника 4 излучения (фиг.2).
В противном источнику 4 торце держателя 3 выполнен глухой карман 5 с щелевым сквозным пазом 6 под шиберную заслонку 7 телескопического фиксатора 8 (фиг.4).
Шиберная заслонка 7 телескопического фиксатора 8, выполненного в виде нажимной поворотной ручки, имеет профиль паза 6 (с гарантированным зазором) и закреплена на штоке 9, несущем на конце фланец 10, свободно размещенный в несущей опоре 11.
Между опорой 11 и фланцем 10 установлена пружина 12.
В корпусе 1 выполнен лабиринтный коллимационный канал 13 (фиг.1 и 3), на ступенчатой поверхности которого беззазорно размещаются поглощающие элементы: затвор 14 и набор автономных фильтров 15, имеющих разную толщину.
Поворотный затвор 14 в положении совмещения с поверхностью коллимационного канала 13 дополняет форму корпуса 1 до шара, в центре которого размещен источник 3, обеспечивая тем самым практически равную в объеме биологическую защиту от радиационного излучения.
Лабиринтный канал 13 ступенчатой формы с примкнутыми затвором 14 и фильтрами 15 практически полностью исключает утечку радиоактивных частиц из корпуса 1 устройства, о чем можно судить по отсутствию вдоль разъема ионизирующего поля (свечения), что благотворно сказывается на условиях работы персонала.
Затвор 14 смонтирован на корпусе 1 посредством рычага 16, установленного на оси 17 поворота, и примыкает к цилиндрической поверхности 18 скольжения, центр которой совпадает с осью 17.
Фильтры 15 установлены автономно в ступенчатых шлицевых направляющих 19 корпуса 1, имеющих радиальную форму с центром на общей оси 17 поворота, обеспечивая запирание излучения от источника 3 в вертикальном направлении в пределах коллимационного канала 13.
Фильтры 15 раздельно закреплены на двуплечих рычагах 20, которые смонтированы на общей оси 17 поворота.
Держатель 3 с источником 4 излучения в радиационную головку загружается с помощью протяженной штанги, имеющей описанную шиберную заслонку 17 на конце, через открытый коллимационный канал 13, когда затвор 14 и все фильтры 15 отведены вверх. Перегрузка осуществляется из шаровой емкости хранения с осевым каналом, где держатель 3 установлен в положении, когда источник 4 помещается внутри, а карман 5 - у поверхности.
После размещения держателя 3 в корпусе 1 на лабиринтную поверхность канала 13 опускают затвор 14 и фильтры 15 посредством рычагов 16 и 20 соответственно, а технологическую штангу поворотом заслонки 7 отсоединяют при совмещении последней со сквозным пазом 6.
Затем, ориентируя шиберную заслонку 7 телескопического фиксатора 8 по сквозному пазу 6 кармана 5, опору 11 устанавливают на торце держателя 3. Дальнейшим нажатием на фланец 10, сжимая пружину 12, через шток 9 заслонку 7 подают внутрь кармана 5, где ее поворачивают на 90 градусов, после чего нагрузку с фланца 10 снимают. В результате, под действием пружины 12, шток 9 возвращается в исходное положение до упора заслонки 7 в торцевую стенку кармана 5 изнутри, кинематически замыкая телескопический фиксатор 8 с держателем 3.
Таким образом осуществляется геометрическое и силовое замыкание держателя 3 в корпусе 1, то есть фиксирование положения источника 4 относительно коллимационного канала 13.
Функционирует радиационная головка следующим образом. Для формирования коллимационного канала 13 затвор 14 посредством двухпозиционного рычага 16 перемещается в крайнее верхнее положение (фиг.2).
При этом, в зависимости от технических условий и требований по мощности выходного пучка ионизирующего излучения (радиоактивных частиц), открывают заданное количество фильтров 15, мерно изменяя тем самым коэффициент поглощения излучения.
В крайнее верхнее положение выбранные фильтры 15 перемещаются посредством поворота соответствующих двуплечих рычагов 20 относительно оси 17, при этом фильтры 15 радиально движутся по цилиндрическим щлицевым направляющим 19 корпуса 1.
Для завершения работ затвор 14 и фильтры 15 возвращаются на ступени канала 13 в обратном порядке действий.
Перегрузка держателя 3 с источником 4 излучения из радиационной головки в контейнер хранения и транспортировки осуществляется оператором без непосредственного контакта с использованием протяженной технологической штанги, оснащенной шиберной заслонкой 7. Для этого предварительно из кармана 5 держателя 3 извлекают телескопический фиксатор 8.
Затем шаровой контейнер, ориентируя каналом хранения по оси коллимационного канала 13, примыкают к радиационной головке.
Далее шиберную заслонку 7 технологической штанги, ориентируя по сквозному щелевому пазу 6, кинематически замыкают в глухом кармане 5 тыльной части держателя 3. После подъема в крайнее верхнее положение затвора 14 и всех фильтров 15 технологической штангой держатель 3 проталкивают через открытый коллимационный канал 13 радиационной головки в осевой канал контейнера хранения и транспортировки, где источник 4 располагается в центре его шаровой формы.
Поворотом технологической штанги заслонку 7 совмещают с пазом 6 и выводят из зацепления с карманом 5 держателя 3, свободно извлекая из шарового контейнера, в глубине поглощающей массы биологической защиты которого размещается источник 4 перегруженного держателя 3.
Опытный образец предложенной радиационной головки успешно прошел испытание на соответствие требованиям Норм радиационной безопасности (НРБ-99) и Основным санитарным правилам обеспечения радиационной безопасности СП 2.6.1.799-99, утвержденным Минздравом РФ в 2000 г., при использовании в лаборатории КИП и на перегрузке держателя с источником в контейнер хранения и транспортировке.
1. Радиационная головка, содержащая держатель источника излучения, установленный в неподвижном корпусе из поглощающего материала, с цилиндрической поверхностью скольжения и лабиринтной коллимационной поверхностью которого сопряжен поворотный затвор биологической защиты, составляющие в сомкнутом положении шар, при этом ось поворота затвора размещена в центре цилиндрической поверхности корпуса, отличающаяся тем, что к затвору дополнительно радиально относительно общей оси поворота пристыкован набор фильтров, автономно смонтированных в ступенчатых шлицевых направляющих корпуса, причем торцы фильтров выполнены конгруэнтными поверхности коллимационного канала корпуса, а держатель в противном источнику торце оснащен глухим карманом со сквозным щелевым пазом под шиберную заслонку телескопического фиксатора.
2. Радиационная головка по п.1, отличающаяся тем, что шиберная заслонка фиксатора закреплена на штоке, подпружиненный фланец которого свободно размещен внутри опорной ручки.
3. Радиационная головка по п.1, отличающаяся тем, что каждый фильтр автономно закреплен на двуплечем рычаге позиционирования.
