Электронно-лучевая стерилизация

Вид материала

Документы

Содержание Emax 230 кэВ; Максимальный импульсный ток пучка I

Подобный материал:

• Селиверстов Павел Владимирович лучевая диагностика диспластически-дистрофического синдрома, 488.95kb.
• Селиверстов Павел Владимирович лучевая диагностика диспластически-дистрофического синдрома, 488.65kb.
• Адъювантная лучевая терапия рака желудка. 14. 00. 14 онкология 14. 00. 19 лучевая диагностика,, 304.24kb.
• Специальность: 051301 общая медицина, 36.55kb.
• Комплексная лучевая диагностика в оценке репаративного процесса при лечении больных, 429.1kb.
• Учебной работе Проф. Ю. Й. Гуминский "--" 2011 р. Тематичний план практических занятий, 73.43kb.
• Лучевая терапия различными видами ионизирующего излучения в комплексном лечении больных, 785.18kb.
• Ультразвуковое исследование в комплексной лучевой диагностике злокачественных опухолей, 485.88kb.
• Структурно-денситометрический анализ ткани легких у больных хобл 14. 00. 43 пульмонология, 332.85kb.
• Мр-маммография в планировании объема хирургического лечения рака молочной железы 14., 324.55kb.

Электронно-лучевая стерилизация.

Стерилизация осуществляется при облучении объекта импульсным электронным пучком наносекундной длительности. Блок-схема импульсного электронно-лучевого стерилизатора показана на рис. 1.




Рис. 1. Компоненты и принцип действия электронно-лучевого стерилизатора.

1 – окно вывода электронного пучка в атмосферу

2 – камера обработки излучением

3 – обработанный объект

4 – ВН, вакуумный насос

5 – локальная рентгеновская защита


Высоковольтный генератор формирует отрицательные импульсы ускоряющего напряжения с высокой частотой повторения, которые прикладываются к промежутку катод – анод вакуумного диода. В результате взрывной эмиссии на катоде возникает сплошной электронный пучок высокой плотности. Ускоряясь в промежутке катод – анод электроны набирают энергию, достаточную для прохождения через фольговое окно вывода 1 с малыми потерями. Камера обработки излучением 2 находится под атмосферным давлением. Электронный пучок рассеивается в веществе объекта 3 и производит его радиационную обработку за счет - и - излучения. Режим работы стерилизатора зависит от характера обрабатываемого материала. Обычно, время нахождения объекта в камере обработки 2 составляет 0.3 – 3 сек. Энергетика процесса такова, что, после обработки, несмотря на высокое значение поглощенной дозы, в объекте полностью отсутствует наведенная радиоактивность, а тепловой нагрев вещества объекта составляет лишь несколько градусов.

Эффект стерилизации достигается во время обработки объекта главным образом за счет - и в меньшей степени  излучения. Поглощенная доза может быть в диапазоне 1 – 10 кГр за один импульс, в зависимости от свойств материала объекта. Доза, необходимая для стерилизации обычно 10 – 100 кГр, следовательно время обработки объекта составляет лишь 0.2 – 2 секунды в случае частоты следования импульсов 20 – 100 Гц. Во время обработки объект не подвержен тепловому нагреву, максимальное увеличение температуры составляет лишь несколько градусов. Комбинация наносекундного воздействия и высокой пиковой интенсивности может иметь некоторые преимущества по сравнению с традиционными методами радиационной обработки.

Эксперименты по стерилизации проводились на лабораторной установке, которая имеет следующие параметры.


Основные параметры экспериментальной установки


Напряжение на катоде измерялось емкостным делителем, встроенным в передающую линию. Коэффициент ослабления делителя составляет 1250. Ток электронного пучка измерялся поясом Роговского, встроенным в передающую линию с калибровочным коэффициентом 12.7.

Форма тока и напряжения на катоде показана на рис.2




Рис.2 – Форма тока и напряжения на катоде

Где, напряжение на катоде показано черным цветом, а ток пучка – красным.

Максимальное напряжение на катоде E_max 230 кэВ;

Максимальный импульсный ток пучка I_max 5,44кА;

Эффективная длительность импульса τ 7 нс;

Сечение выводимого электронного пучка S 0,015 м²


По измеренным значениям тока и напряжения на диоде найдена мощность в импульсе а также энергия в импульсе путем интегрирования мощности по следующей формуле.



По измеренным значениям тока и напряжения на диоде определим поток энергии на мишени за один импульс а также определим поглощенную дозу для обрабатываемых образцов за 1 импульс.



Средняя по объему поглощенная доза за импульс будет:



где _ - плотность материала кг/м³, а _ – толщина мм.

Результаты вычислений поглощенной дозы для обрабатываемых образцов приведены в таблице 1

Таблица 1.

Материал	Толщина  мм	Плотность	Поглощенная доза за импульс, кГр
Раневая повязка из «Спанлейс»	0,6	620	1,4
полиэтилен	0,2	920	2,78

Во время экспериментов было проведено измерение энергии электронов в импульсе с последующим перерасчетом поглощенной дозы в импульсе для каждого материала. Измерение энергии электронов в импульсе проводилось с помощью калориметрического преобразователя энергии импульсного лазерного излучения ТПИ-2М.1 (в дальнейшем калориметр). Перед началом измерения калориметр ТПИ-2М.1 был откалиброван от эталонного источника энергии.