專利名稱：一種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種具有防核輻射的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。在核輻射源照射的情況下， 裸露在射線下的攝像監(jiān)視儀器都會(huì)由于元器件的電離輻射效應(yīng)和位移輻射效應(yīng)而受到損傷，導(dǎo)致視頻信號(hào)嚴(yán)重變形或無(wú)信號(hào)，無(wú)法正常工作，井隨之產(chǎn)生設(shè)備永久性損壞。本發(fā)明涉及攝像監(jiān)視儀器如何在屏蔽材料防護(hù)下正常展開(kāi)視頻圖像監(jiān)視的設(shè)計(jì)方法，屬于“核科學(xué)與技木”技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
核輻射，是原子核從ー種結(jié)構(gòu)或一種能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱愆`種結(jié)構(gòu)或另ー種能量狀態(tài)過(guò)程中所釋放出來(lái)的微觀粒子流。核輻射是由Y射線、α射線、β射線、中子等構(gòu)成，對(duì)電子攝像設(shè)備的損傷主要是電離輻射，它可以使電荷耦合器件(CCD)等引起電離或激發(fā)， 導(dǎo)致設(shè)備故障。所以采取必要的防護(hù)屏蔽措施，是正常持久監(jiān)視涉核目標(biāo)的前提和基礎(chǔ)。由于電子攝像器材通常都是用光學(xué)鏡頭直接面對(duì)目標(biāo)物體，而核輻射中損傷效應(yīng)最強(qiáng)的伽馬射線和快中子卻是直線式放射，穿透式通過(guò)，所以對(duì)電子攝像器材的損傷是不可避免的。傳統(tǒng)對(duì)攝像監(jiān)視設(shè)備的防核輻射方法，都是采用對(duì)電荷耦合器件的抗輻射加固； 這種方法涉及精密電子元器件加工，條件苛刻、成本高，而且防護(hù)效果不穩(wěn)定，不能滿足對(duì)涉核設(shè)施設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間視頻監(jiān)控需求。實(shí)際需要吋，在普通攝像設(shè)備的基礎(chǔ)上，進(jìn)行巧妙的屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即能達(dá)到很好的防核輻射效果。本發(fā)明利用光學(xué)反射與折射原理和核輻射屏蔽材料防護(hù)技術(shù)的組合，實(shí)現(xiàn)了電子攝像器材對(duì)核輻射的防護(hù)。根據(jù)光學(xué)的反射與折射原理，設(shè)計(jì)反射結(jié)構(gòu)，評(píng)估兩次光學(xué)反射的能量與折射能量損失關(guān)系，對(duì)成像效果進(jìn)行測(cè)試，確定光路結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是核輻射中的伽馬射線和快中子，直接穿透鏡面，不被反射；而光脈沖卻可以近乎完全的被鏡面反射(經(jīng)過(guò)一次反射，僅有2%的能量損失)；核輻射屏蔽材料防護(hù)技術(shù)，是利用我們對(duì)不同原子序數(shù)材料的核輻射屏蔽性能進(jìn)行測(cè)試和綜合評(píng)估，選擇實(shí)用性強(qiáng)、防護(hù)效果好的核輻射屏蔽材料。綜合兩者的檢測(cè)結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)涉核目標(biāo)的近距離視頻監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，以實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)核輻射的條件下，電子攝像器材能夠在屏蔽材料的防護(hù)下正常工作，得到清晰穩(wěn)定的圖像。本發(fā)明ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在干具體步驟如下步驟一、確定電子攝像機(jī)、光源的整體尺寸和電荷耦合器件的耐輻射極限值；步驟ニ、確定屏蔽層材質(zhì)和屏蔽層厚度屏蔽層材質(zhì)為鎢鎳合金或者鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式；其中，該鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式具體為鎢鎳合金屏蔽層在內(nèi)層， 而聚乙烯層在外層；屏蔽層厚度通過(guò)如下三種方法中的任意一種計(jì)算(1)、衰減倍數(shù)法
權(quán)利要求
1.ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于具體步驟如下 步驟一、確定電子攝像機(jī)、光源的整體尺寸和電荷耦合器件的耐輻射極限值；步驟ニ、確定屏蔽層材質(zhì)和屏蔽層厚度屏蔽層材質(zhì)為鎢鎳合金或者鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式；其中，該鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式具體為鎢鎳合金屏蔽層在內(nèi)層，而聚乙烯層在外層；屏蔽層厚度通過(guò)如下三種方法中的任意一種計(jì)算(1)、衰減倍數(shù)法V12 ；式中，K為輻射劑量(率)的衰減倍數(shù)；Ktl為無(wú)屏蔽防護(hù)厚度，在距離放射源。處的空氣比釋動(dòng)能率；ん為增加一定屏蔽防護(hù)厚度后，在距離放射源巧處的空氣比釋動(dòng)能率；れ為距放射源某一點(diǎn)的距離而為屏蔽體距放射源的距離；(2)、1/10值層厚度法: JK _ 2 如1/1。式中κ為輻射劑量(率)的衰減倍數(shù)；d為屏蔽材料厚度；d1/1Q為材料的1/10值層厚度；(3)、半值層厚度法 JK _ 2 如1/2式中κ為輻射劑量(率)的衰減倍數(shù)；d為屏蔽材料厚度；d1/2為材料的半值層厚度； 步驟三、根據(jù)電子攝像探頭的整體尺寸確定用于固定光路結(jié)構(gòu)的屏蔽框架的形狀，并安裝鏡面反射面；該屏蔽框架為“E”型鋼結(jié)構(gòu)固定架，其中，所述的‘ ”型屏蔽框架是由上屏蔽框、中間屏蔽框、下屏蔽框以及側(cè)屏蔽框組成，并使整個(gè)屏蔽框架被分成兩個(gè)側(cè)面有開(kāi) ロ的屏蔽空間——上屏蔽空間及下屏蔽空間；所述的鏡面反射面為四個(gè)，每?jī)蓚€(gè)一組，分別設(shè)置在上屏蔽空間及下屏蔽空間內(nèi)靠近側(cè)屏蔽框的位置，并分別與上屏蔽框、中間屏蔽框、 下屏蔽框成45度夾角，使得每個(gè)屏蔽空間內(nèi)的入射光線經(jīng)兩次反射后與反射光線平行；步驟四、分別在上屏蔽空間及下屏蔽空間內(nèi)靠近開(kāi)ロ的一側(cè)安裝電子攝像機(jī)和光源、 在屏蔽框架外部安裝光敏電阻；光敏電阻在夜暗條件下，接通光源電源，光源即對(duì)涉核目標(biāo)實(shí)施照明，以便于反射光進(jìn)入電子攝像機(jī)內(nèi)；在環(huán)境光充足條件下，斷開(kāi)光源電源；步驟五、在屏蔽框架內(nèi)部設(shè)置屏蔽層在所述的電子攝像機(jī)及光源的背面及兩個(gè)側(cè)面設(shè)置屏蔽層，其中所述的電子攝像機(jī)及光源的背面是指正對(duì)著輻射源的一面；正對(duì)輻射源的一面的屏蔽層與側(cè)面的屏蔽層的厚度之比是8 1 ； 步驟六、安裝電源和信號(hào)輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所述的光源和電子攝像機(jī)分別設(shè)置在靠近上屏蔽框、下屏蔽框的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于 在所述的電子攝像機(jī)和光源側(cè)面設(shè)置的屏蔽層為鎢鎳合金，在電子攝像機(jī)和光源背面即正對(duì)著輻射源的一面設(shè)置的屏蔽層為鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于 在所述的電子攝像機(jī)和光源背面及側(cè)面設(shè)置的屏蔽層均為鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式， 其中電子攝像機(jī)和光源背面是指正對(duì)著輻射源的一面。
6.ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于具體步驟如下步驟一、確定電子攝像機(jī)、光源的整體尺寸和電荷耦合器件的耐輻射極限值；步驟ニ、確定屏蔽層材質(zhì)和屏蔽層厚度屏蔽層材質(zhì)為鎢鎳合金或者鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式；其中，該鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式具體為鎢鎳合金屏蔽層在內(nèi)層，而聚乙烯層在外層；屏蔽層厚度通過(guò)如下三種方法中的任意一種計(jì)算(1)、衰減倍數(shù)法
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所述的電子攝像機(jī)設(shè)置在靠近下屏蔽框的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于 在所述的電子攝像機(jī)側(cè)面設(shè)置的屏蔽層為鎢鎳合金，在電子攝像機(jī)背面即正對(duì)著輻射源的一面設(shè)置的屏蔽層為鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述的電子攝像機(jī)設(shè)置在靠近上屏蔽框的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于 在所述的電子攝像機(jī)背面及側(cè)面設(shè)置的屏蔽層均為鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式，其中電子攝像機(jī)背面是指正對(duì)著輻射源的一面。
11.ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于具體步驟如下步驟一、確定電子攝像機(jī)、光源的整體尺寸和電荷耦合器件的耐輻射極限值；步驟ニ、確定屏蔽層材質(zhì)和屏蔽層厚度屏蔽層材質(zhì)為鎢鎳合金或者鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式；其中，該鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式具體為鎢鎳合金屏蔽層在內(nèi)層，而聚乙烯層在外層；屏蔽層厚度通過(guò)如下三種方法中的任意一種計(jì)算(1)、衰減倍數(shù)法
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在干在所述的電子攝像機(jī)和光源的背面及側(cè)面設(shè)置的屏蔽層均為鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式，其中電子攝像機(jī)和光源側(cè)面是指正對(duì)著輻射源的一面。
13.ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于具體步驟如下步驟一、確定電子攝像機(jī)、光源的整體尺寸和電荷耦合器件的耐輻射極限值；步驟ニ、確定屏蔽層材質(zhì)和屏蔽層厚度屏蔽層材質(zhì)為鎢鎳合金或者鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式；其中，該鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式具體為鎢鎳合金屏蔽層在內(nèi)層，而聚乙烯層在外層；屏蔽層厚度通過(guò)如下三種方法中的任意一種計(jì)算(1)、衰減倍數(shù)法
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的ー種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在干在所述的電子攝像機(jī)背面及側(cè)面設(shè)置的屏蔽層均為鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式，其中電子攝像機(jī)的側(cè)面是指正對(duì)著輻射源的一面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有防核輻射功能的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，步驟一、確定電子攝像機(jī)、光源的整體尺寸和電荷耦合器件的耐輻射極限值；步驟二、確定屏蔽層材質(zhì)和屏蔽層厚度屏蔽層材質(zhì)為鎢鎳合金或者鎢鎳合金與聚乙烯復(fù)合的方式；步驟三、根據(jù)電子攝像探頭的整體尺寸確定用于固定光路結(jié)構(gòu)的屏蔽框架的形狀，并安裝鏡面反射面；步驟四、分別在上屏蔽空間及下屏蔽空間內(nèi)靠近開(kāi)口的一側(cè)安裝電子攝像機(jī)和光源、在屏蔽框架外部安裝光敏電阻；步驟五、在屏蔽框架內(nèi)部設(shè)置屏蔽層步驟六、安裝電源和信號(hào)輸出端。本發(fā)明結(jié)構(gòu)巧妙、適應(yīng)亮度范圍廣、應(yīng)用效果好，適合具有強(qiáng)核輻射特征的目標(biāo)體的事故前后的監(jiān)視和記錄。
文檔編號(hào)G02B27/00GK102540434SQ20121001327
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者劉廣東, 呼小平, 王俊鋒, 羅霞, 菅強(qiáng), 趙小鵬, 陳琳 申請(qǐng)人:趙小鵬