射线装置的应用核物理科普系列十
一、医学诊断和治疗
1.X射线机
其在医学上的用途较广,最常用的是用于诊断和治疗;
利用人的肌体不同组织密度的不同,对X射线吸收能力也不同的特点,来检查身体内部器官和内脏的情况;目前主要有两种诊断方法:一种是透视;另一种是摄影。
用于治疗是基于肌体的组织细胞受到X射线作用后使其体液发生电离使细胞在分裂和代谢方面遭到破坏;用X射线照射非正常细胞时可杀死或抑制其繁殖生长,从而达到治疗目的。
2.X射线计算机断层扫描仪(CT)
是用X射线对人体某部位一定厚度的层面进行扫描,由探测器接受透过该层面的X射线,转变为可见光后,由光电转换器转变为电信号,再经模拟数字转换器转变为数字,输入计算机处理获得断面的解剖图像,并显示在电视屏上或用照相机将图像摄下。
CT检查对中枢神经系统疾病的诊断价值较高,应用普遍。
CT图像是层面图像,常用的是横断面。为了显示整个器官需要多个连续的层面图像。
3.介入放射诊疗
其是在X射线机透视直观下进行;
手术过程中病人和工作人员较长时间暴露于X射线照射下,受照剂量较高。
4.医用加速器放射治疗
加速器产生的X射线、γ射线、中子、质子等照射肌体的组织细胞,使细胞的分裂和代谢遭到破坏,杀死或抑制细胞的繁殖生长,从而达到治疗的目的;
放射治疗能否有效地杀死细胞主要取决于射线的生物学特征,即癌细胞对该射线的敏感度。
二、工业计算机断层扫描仪(ICT)
工业CT是在医用CT的基础上发展起来的,是一种用于对工业产品进行探伤、无损检测的先进设备;
它能快速、精密、准确地再现物体内部的三维立体结构,能够定量地提供物体内部的物理、力学特征;
广泛应用于航空、航天工业中精密工件内部结构的测量及缺陷的检测;
工业CT可分为γ射线源工业CT、X射线工业CT和加速器射线工业CT。
三、工业辐照加速器
与钴源辐照装置相比,加速器的束流强度大而且发散角小,束流密度大,特别适用于作为大功率辐照源;
加速器作为辐照源不象钴源那样会遇到放射性衰变而需要换源、加源和放射源退役的问题;
工业辐照加速器一般采用电子直线加速器,还有少量采用电子静电加速器、电子帘辐照装置、高频单腔电子加速器等;
通常电子能量从零点几兆电子伏到十几兆电子伏,……
加速器工业辐照是利用加速器产生的电子束对产品进行辐照,主要用于食品辐照保鲜、材料辐照改性、医疗用品辐射灭菌等。
四、中子发生器的应用
由于中子发生器体积小、流强大、造价底、易于操作维护、可提供14MeV中子,所以是核技术应用的重要工具之一。
1.14MeV中子活化分析
中子活化分析就是把分析的样品放在中子源所提供的中子束中照射,样品中的各种同位素被中子活化产生放射性同位素,根据不同放射性同位素的半衰期和它发出的γ射线能量及强度的差别,鉴别出样品中欲测的元素及其含量;
中子活化分析的特点:
灵敏度高,可进行痕量分析;
分析速度快,精度高;
可进行多个元素的同时分析;
非破坏性分析;
可以对化学性质非常相近的元素进行分析。
2.中子测井
其是利用中子与钻井周围岩石和井内介质起作用、研究钻井剖面、寻找有用矿藏及研究油井工程质量的一种矿场地球物理方法;
中子发生器用于测井指的是用密封中子管进行测井,也就是14MeV快中子测井。
3.中子辐射育种
由于中子的相对生物效应高、电离密度大、能够诱发产生较多的对人类有益的突变而日益受到育种工作者的重视。
4.快中子治癌
由于快中子在人体组织内产生的反冲质子、反冲氧核、反冲碳核或核反应产生的α粒子与缺氧癌细胞的作用比电子、X射线大得多;
另外快中子的穿透能力强,可用于照射深部癌组织;
中子发生器是最适宜的快中子治癌装置;其产生的14MeV中子在体内的穿透深度大、γ本底小、设备简单,使用灵活;
快中子治癌主要用于γ射线难治的一些癌症,如喉头癌、骨肉癌、前列腺癌和恶性黑色素癌等。
5.其它应用
中子发生器用于快中子照相,能检验密集材料内的低密度介质,如炮弹中的炸药;用强中子发生器进行聚变堆的材料辐照试验等。