خلاصه اختراع

اختراع با نام ” دستگاه باريكه ساز پرتويي چرخان ” براي ايجاد باريكه مدادي از پرتوهاي ايكس و گاما شاخته شده است. چشمه پرتوزاي طبيعي نقطه‌اي و يا تيوب ايكس قرارگرفتن در مركز اين دستگاه از خود فوتون‌هاي پرانرژي گاما يا ايكس تابش مي كند. اين تابش همسانگرد يا گسترده سپس با استفاده از باريكه ساز يا كوليماتور به صورت دسته‌هاي پرتوهاي موازي و باريكه مدادي درمي‌آيند. همزمان با استفاده از موتورهاي تعبيه شده روي اين دستگاه، باريكه سازها به چرخش درآمده و از 4طرف ديسك چرخان كه كوليماتور ها با زاويه 90 درجه قرار گرفته اند، پرتوهاي خروجي براي اسكن از بالا به پايين يا بالعكس تعبيه شده‌اند. از آن جا كه جهت اصلي و مرجح تنها از خروجي باريكه ساز است، جنس ديواره موازي‌ساز از ماده‌اي با ضريب جذب فوتون بالا بوده و در ابتداي هر كوليماتور نيز لايه اي فلز سنگين قرار گرفته است كه از خروج پرتوها به علل حفاظت در برابر اشعه و همچنين نويز جلوگيري به عمل آيد. دستگاه شامل يك موتور الكتريكي يك پايه نگهدارنده، فلنج هاي واسط، ديسك چرخان و كوليماتورهاي موجود در آن مي باشد. سيستم كنترل شامل plc، سنسور دقيق سرعت، سنسور دما، موتور، سيستم فيدبك، سيستم خنك كننده و سيستم برنامه ريزي آنلاين است. اين دستگاه توانايي چرخش با سرعت حداقل 0.5 دور بر دقيقه به بالا را داراست.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

این دستگاه جزئی از یک سامانه تصویربرداری با پرتوهای پس پراکنده شده است. لحاظ فنی و اختصاصی زیرمجموعه مهندسی مکانیک ساخت و تولید، کاربردپرتوها در مهندسی هسته‌ای و شاخه کنترل از مهندسی برق قرار می‌گیرد. اساس دانش مورد نیاز در طراحی ابعادی بهینه کولیماتورها، ساخت آلیاژهای سربی و مکانیک اجسام صلب در گشتاورهای بالاست. همچنین بخش کنترل الکترونیکی این سامانه نیز جزء گلوگاه‌های اختراع به شمار می رود. نتایج این اختراع درنهایت برای تولید باریکه پرتویی با سرعت چرخش معین در امور بازرسی و حفاظت برای امنیت اماکن و مردم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

مشکل فنی:
1- عدم امکان تصویر برداری پس پراکندگی بدون این باریکه ساز چرخان
2- تغییر شکل و دفرمه شدن کولیماتورهای سربی زمانی که در گشتاور نیروهای بالا قرار می گیرند.
3- وجود تلورانس زاویه ای چرخشی بالا موجب عدم دقت نهایی خواهد شد.
4- عدم امکان جاروب یا اسکن عمودی ماده مورد بازرسی
5- آلودگی صوتی بالا در چرخش با سرعت های زاویه ای بالا
6- بالا رفتن دمای یاتاقان ها
7- اثر مخرب ولتاژ القایی که بر اثر گشتاور معکوس ایجاد می گردد.
اهداف ارائه این اختراع عبارت اند از:
1- تولید باریکه مدادی پرتوی ایکس چرخان
2- امکان چرخش با تلورانس بسیار پایین
3- حفاظ جلوگیری کننده از نشت پرتویی
4- قابلیت ارسال پالس تریگر برای کنترل‌گر
5- وجود 4 کولیماتور سربی به صورت 90 درجه روی دیسک چرخان
6- امکان اتصال همه نوع تیوب پرتوی ایکس و انواع چشمه های پرتوزای طبیعی و مصنوعی

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

طراحی و ساخت این دستگاه خود شامل سه مرحله زیر می باشد که هر بخش به صورت کامل در توصیف اختراع توضیح داده شده است:
• طراحی و شبیه سازی مونت کارلویی پارامترهای پرتویی
• طراحی و ساخت مکانیکی اجزا با استفاده از داده های بدست آمده بهینه
• طراحی و ساخت سیستم کنترل الکترونیکی

این دستگاه زیربخش اساسی یک سامانه تصویربرداری با استفاده از پرتوهای ایکس پس پراکنده است. تیوب ایکس در داخل حفره این دستگاه قرار می گیرد و با چرخش دیسک دارای کولیماتور، پرتوها از روزنه های آن خارج می شوند و به صورت باریکه هایی چرخان در می آیند. این پرتوها سپس از بالا تا پایین جسم مورد بازرسی را اسکن کرده و با استفاده از فوتونهای بازگشتی، تصویر تشکیل می گردد. سرعت چرخش این باریکه ساز چرخان تحت تاثیر عواملی نظیر سرعت مطلوب حرکت دستگاه اصلی و زمان استحصال تصویر است. ویژگی ها و مزایای اختراع عبارتند از:
1- تولید باریکه مدادی پرتوی ایکس چرخان
2- امکان چرخش با تلورانس بسیار پایین
3- حفاظ جلوگیری کننده از نشت پرتویی
4- قابلیت ارسال پالس تریگر برای کنترل‌گر
5- وجود 4 کولیماتور به صورت 90 درجه روی دیسک چرخان
6- امکان اتصال همه نوع تیوب پرتوی ایکس و چشمه های طبیعی و مصنوعی رادیو ایزوتوپی