模拟释放到物体上的辐射剂量的方法和设备技术

一种确定要在距离处理源的至少一个规定位置上暴露在处理源之下的产品所接收的剂量的方法。一种示例方法包括定义产品上的点（图３，１３８）。然后，定义固定区域和可变区域。接着在所述至少一个规定位置中的每一个位置上确定产品上的点和处理源之间的预先计算的长度（图４，１５８）。然后，计算所述至少一个规定位置中的每一个位置上的产品上的点所接收的处理剂量（图４，１６０），其中该计算使用了所述预先计算的长度。本发明专利技术还提供了用于把产品暴露于处理之下的设备以及处理系统。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及用于预测辐射剂量的方法和设备，尤其涉及模拟在辐照室中经受多点辐照的产品的总辐射剂量。
技术介绍
很多人造产品，包括医疗设备和各种附件、制药或生物技术物料、食品等需要经过辐射能的辐照。这种辐照通常用来把微生物和细菌的数量减少到可以接受的水平，或者用来改变产品或其材料的特性。这种辐照过程被称为“杀菌”或“辐照”，通常是把产品暴露在伽马射线、X射线或其它辐射源中一段预定时间，从而达到所需的结果。该结果由剂量表示，通常以Kilogray或Megarad为单位，并且在产品上和/或内部的一个或更多个位置进行测量。产品暴露于辐射中的时间越长，剂量就越大。对于需要减少微生物数量的产品而言，最小接收剂量所在的位置具有特殊的意义，因为这里可能是受辐照后剩余的残留微生物数量最多的位置。在与之相反的另一种极端情况是辐照过多的辐射会对产品的特性产生不利的影响。例如，某些塑料会在受过量辐照后变黄或者出现裂纹。制造商因此对最小和最大极限剂量的位置和数量很感兴趣，以确定和检验工艺参数。这些极限的确定非常困难、耗时而且不精确。如下所述，这些量的确定高度地取决于多个变量，其中许多变量在给定的产品进行辐照时是未知的或者是无法控制的。最终结果是被辐照的产品可能在常规处理中没有接受到规定的剂量。可以使用多种方法对实际剂量进行检验，其中包括被称为“剂量计”的辐射敏感带。不过这种检验只能在辐照处理之中或之后进行。相应地，没有提供对在任意的具体处理条件下产品接收到的剂量进行预测或估计的指导。如果没有这种预测能力，若释放的剂量超出最小或最大剂量，则产品就存在危险。释放的剂量超出最小或最大剂量，则产品就存在危险。因为放射源(例如由钴60构成的放射性同位素)中使用的材料非常昂贵并且其处理非常危险，所以处理是在特别建造的具有厚水泥墙的室中进行的。建造、拥有和经营此类设施所需的专门知识、高成本及维持费用使得大多数制造商不能经营自己的杀菌设施。事实上，一些公司在市场上提供承包杀菌服务。放射性同位素非常昂贵并且不断地衰变(钴60每5.25年就失去其一半效能)，因此，承包杀菌公司设计其杀菌室，并且安排生产运行以有效地使用辐射源。通常将杀菌室设计得可以同时容纳许多不同的产品。此外，还通常安排杀菌室尽可能地装满其容积。通常情况下，传送带输送产品经过布置在位于中央的辐射源材料两侧中的一系列行。产品移动通过一系列预定的位置，在每个位置停留预定的时间。在一些杀菌室的配置中，产品会多次经过杀菌室，每次处于不同的高度或水平面。产品的多行排列(有时位于一个以上的水平面)意味着给定的产品只有在处于紧邻一个辐射源的行中时才会清楚地“看到”该辐射源。在其它位置会被位于该产品与辐射源之间的产品和其它元件部分地屏蔽。高密度的干涉产品会比低密度的干涉产品吸收更多的入射能量。其效果非常严重，以致于在许多情况下，目标产品会接受到指定范围以外的剂量。为避免出现这种不能接受的结果，许多产品不能与那些将会对其剂量产生不利影响的产品一起接受辐照。由于面临着高效率地填充杀菌室而又要注意到各种产品的剂量规格的需要，所以杀菌室经营者在制定其日常生产计划时使用特定的启发式规则。这些规则通常依赖于产品特性(例如，产品密度)和由目标产品获取的特征数据。特征数据包括在已知条件下收集的样本产品的接收剂量，从而为将来处理建立参数。有了特征数据、产品特性和公司的计划规则，就可以安排并有选择地监视产品，以保证产品相容。这种方法导致了很多问题。因为在任意时间均有大量等待处理的产品，所以产品很少会被按照其特征化时那样的产品结构进行处理。因为周围的产品会对给定产品吸收的剂量产生如上所述的显著影响，所以某些产品可能会超出其处理规范(即，落在指定范围之外)。而且，因为在特征化过程中确定的最小和最大剂量位置在产品处于不同的条件下进行加工时可能会改变，所以产品接收到的剂量可能会小于指定的最小剂量，而察觉不到，从而无法实现杀菌的目的。此外，在产品上放置剂量计需要的时间和费用、以及其数值的处理、测量和记录的工作，使得在产品运行中无法详尽地监视每一个产品。只能使用一种推断结果剂量的简单方法来将不同的产品结构、全异的处理规格和交货保证调和到一个高效的生产计划中。结果产生了并非最佳的计划，昂贵的辐射源没有得到最佳的使用，并且输出剂量可能不合适。产品调度员目前还不能预计产品计划对任意产品的接收剂量产生的影响，这就导致要依赖一些主观因素。因此就不能获得一致的处理结果。例如QAD等公共软件不能在制造环境中使用。为了模拟产品经过辐射源的运动，这些公共方法使用经典的射线跟踪技术，但是在每一个步骤上却还需要单独的、连续的几何定义。当产品经过预定的位置时，必须在每一个位置提供一组新的几何定义，而且要穷举地计算，并且还必须在每个预定位置上的每个点处应用射线跟踪技术。使用射线跟踪技术所耗费的超额时间，包括每个步骤上执行的穷举几何计算，以及产品经过辐照室时在每个步骤上提供输入所带来的负担，使得经典射线跟踪技术不实用。因此，需要解决当前技术存在的问题以提供一种方法和设备，用于模拟在辐照室中产品的每个位置上的各个点所接收的辐射剂量，以及产品通过辐照室后产品上的各个点所接收到的总辐射剂量。
技术实现思路
一般地说，本专利技术通过提供一种方法和设备满足了这些要求，该方法和设备用于模拟产品在辐照室的各个点上接收到的辐射剂量和产品在辐照室中行进时所接收的总辐射剂量。应该意识到，本专利技术能够以许多种方式来实现，其包括程序、装置、系统或者设备。以下描述了本专利技术的几个实施例。在一个实施例中，提供了一种用于确定要通过辐照室的产品所接收的辐射剂量的计算机模拟，其中该产品要在辐照室中的一组位置上静止。该方法从产品上定义一个点开始。然后，确定在辐照室中所述一组位置中的每一个位置处产品上的所述点与辐射源之间的预先计算的长度。接着，使用该预先计算的长度来计算每个位置处产品上的所述点所接收的辐射剂量。在另一个实施例中，提供了一种用于模拟通过辐照室的产品所接收的辐射剂量的方法，其中该辐照室具有辐射源，从该辐射源发出辐射射线。该方法从在产品上确定一个点开始。接着，确定辐射源上的源点。然后，定义辐照室中的各个区域，其中沿着一条路径定义各个区域。接着，计算各个区域对从源点射到产品上的辐照射线的影响。接下来，累计产品上每个点的影响，以提供产品上每个点所接收到的辐射剂量。在另一个实施例中，提供了一种用于预测通过辐照室的产品上的剂量计所接收的辐射剂量的计算机模拟方法，其中产品在辐照室中的一组位置上停留时暴露在位于辐照室中的辐射源的辐射中。开始，计算机在辐照室中对于所述一组位置中的每一个位置为每个剂量计定义一个位置。然后，计算所述一组位置中的每一个位置处从辐射源上的一组源点至剂量计的长度。接着，将定义的位置和计算的长度存储在数据结构中。接下来，使用计算的长度来确定所述一组位置中的每一个位置处每个剂量计所接收的辐射剂量。在另一个实施例中，提供了一种用于模拟辐照室中的产品所接收的辐射剂量的方法。开始，该方法读取辐射器隔间的几何参数。在此设定了区域，计算并存储每个区域的固定区域长度。然后定义接收器点数组。接收器点数组包括针对位于产品经过隔间时的多个停留位置处的剂量计的一组项目。然后计算并跟踪经过每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定要在距离处理源的至少一个规定位置上暴露在该处理源之下的产品所接收的剂量的方法，该方法包括：定义产品上的点；定义固定区域和可变区域；确定在所述至少一个规定位置中的每一个位置上所述产品上的点和辐射源之间的预先计算长度；计算在所述至少一个规定位置中的每一个位置上所述产品上的点所接收的处理剂量，所述计算利用了所述的预先计算长度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴萨姆巴鲁迪，
申请(专利权)人：离子束应用公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]