CN101470205A - 放射性物质方位探测设备和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种放射性物质方位探测设备,用于确定放射性物质的存在和位置,包括:至少一个第一射线探测装置;至少一个第二射线探测装置,所述第二探测装置中的每一个和所述至少一个第一射线探测装置中的每一个并排地成对设置,并且所述第一和第二射线探测装置的探测面位于同一平面内,以允许以相同的方式接收来自同一方向的射线,并分别产生第一探测信号和第二探测信号;射线屏蔽板,所述射线屏蔽板设置在成对设置的所述第一射线探测装置和第二射线探测装置之间,并且向所述探测面的前方垂直延伸;以及判断装置,所述判断装置接收来自所述第一和第二射线探测装置的第一探测信号和第二探测信号,并根据所述第一探测信号和第二探测信号确定放射性物质是否存在、同时根据所述第一探测信号和第二探测信号之间的差值确定放射性物质的方位。本发明还提供了一种放射性物质方位探测方法。

Description

放射性物质方位探测设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于对放射性物质进行方位的设备和方法,特别是涉及一种手持式放射性物质方位探测设备及其检测方法,其不仅能够检测到放射源的存在,而且还能够提供放射源大致方位的信息,从而有利于快速准确的确定未知放射源的位置。本发明的手持式放射性物质方位探测设备及其检测方法可应用于任何需要对放射性物质进行方位探测的场合,如海关口岸、核物理实验室、核电站、核废料掩埋场所或贮藏库、医院、武器制造厂等。
背景技术
传统的各种便携式、手持式放射性物质探测设备,都是基于一块塑料闪烁体探测器或者一根3He中子管探测器对发出射线的放射性物质(即放射源)发出的射线进行简单的探测、计数统计,并在探测到放射性物质的存在时产生报警。这种传统的放射性物质探测设备的缺点是只能给出放射性物质所在位置的辐射剂量信息,而不能对放射源的所处位置进行判断,因此使用现有的放射性物质探测设备很难实现对放射源方位的快速识别。
发明内容
针对传统技术中存在的缺陷,本发明提供一种放射性物质方位探测设备,利用本发明的方位探测设备即可以探测是否存在放射性物质,还可以探测放射性物质所在的位置。同时,本发明还提供一种放射性物质方位探测方法。
根据本发明的一个方面,提供一种放射性物质方位探测设备,用于确定放射性物质的存在和位置,包括:至少一个第一射线探测装置;至少一个第二射线探测装置,所述第二探测装置中的每一个和所述至少一个第一射线探测装置中的每一个并排地成对设置,并且所述第一和第二射线探测装置的探测面位于同一平面内,以允许以相同的方式接收来自同一方向的射线,并分别产生第一探测信号和第二探测信号;射线屏蔽板,所述射线屏蔽板设置在成对设置的所述第一射线探测装置和第二射线探测装置之间,并且向所述探测面的前方垂直延伸;以及判断装置,所述判断装置接收来自所述第一和第二射线探测装置的第一探测信号和第二探测信号,并根据所述第一探测信号和第二探测信号确定放射性物质是否存在、同时根据所述第一探测信号和第二探测信号之间的差值确定放射性物质的方位。
上述放射性物质探测设备进一步包括并排设置的第一框架和第二框架,所述第一射线探测装置和第二射线探测装置分别设置在所述第一框架和第二框架内。
在上述放射性物质探测设备中,所述第一框架和第二框架之间设有滑道机构,所述屏蔽板可在所述滑道机构内滑动以使所述屏蔽板伸出所述探测面的前方或伸缩到所述探测面的后方。
在上述放射性物质探测设备中,所述屏蔽板设有握持部。
在上述放射性物质探测设备中,所述第一和第二射线探测装置都为塑料闪烁体探测器。
在上述放射性物质探测设备中,所述塑料闪烁体探测器除探测面之外的部分包裹有射线屏蔽材料。
在上述放射性物质探测设备中,所述第一和第二射线探测装置都为3He中子管探测器。
在上述放射性物质探测设备中,所述3He中子管探测器的探测面设有由大约3厘米厚的聚乙烯材料制成的慢化体。
在上述放射性物质探测设备中,所述3He中子管探测器除探测面之外的部分设有由大约5—8厘米厚的聚乙烯材料制成的屏蔽层。
根据本发明的一种放射性物质方位探测方法,用于确定放射性物质的存在和位置,包括如下步骤:将第一射线探测装置和第二射线探测装置并排地成对设置,并且使所述第一和第二射线探测装置的探测面位于同一平面内,以允许以相同的方式接收来自同一方向的射线,并分别产生第一探测信号和第二探测信号;在成对设置的所述第一射线探测装置和第二射线探测装置之间设置向所述探测面的前方垂直延伸的屏蔽板;以及根据所述第一探测信号和第二探测信号确定放射性物质是否存在、同时根据所述第一探测信号和第二探测信号之间的差值确定放射性物质的方位。
附图说明
本发明的上述和其它特点将通过接下来对实施例的描述并结合附图而变得更加明显和更容易理解,其中:
图1是根据本发明的放射性物质方位探测设备的第一种实施例的结构示意图;
图2是图1的俯视图;
图3是图1的侧视图;
图4是根据本发明的放射性物质方位探测设备的第一种实施例的示意图;
图5是图4的俯视图;
图6a—6d是根据本发明的放射性物质方位探测设备的工作原理图;以及
图7是根据本发明的放射性物质方位探测设备的电路原理图;
具体实施方式
现在将详细参照本发明的说明性、非限制性实施例,对根据本发明的放射性物质方位探测设备进行进一步说明。
参见附图1—3,根据本发明的一种放射性物质方位探测设备,可用于在疑似存在放射性物质(即放射源)的场合探测放射性物质是否存在并确定放射性物质的位置。该放射性物质方位探测设备包括:第一射线探测装置1;第二射线探测装置3,该第二探测装置3和第一射线探测装置的类型以及各方面的参数是相同的,例如可以是X射线探测器、γ射线探测器。在下面本发明的第一种实施例中,以探测γ射线的塑料闪烁体探测器为例对本发明的放射性物质方位探测设备进行说明。第一射线探测装置1和第二射线探测装置3并排地成对设置,并且所述第一射线探测装置1和第二射线探测装置3的探测面4(即被测射线进入射线探测装置内的平面)位于同一平面内,以允许第一射线探测装置1和第二射线探测装置3以相同的方式接收来自同一方向的射线并分别产生第一探测信号和第二探测信号。第一射线探测装置1和第二射线探测装置3中的每一个接收射线并产生探测电信号的过程可以和单个传统的例如塑料闪烁体探测器之类的射线探测器的过程相同。所产生的电信号可表示塑料闪烁体探测器的附近是否存在放射源以及所探测的射线强度。可以理解,第一射线探测装置1和第二射线探测装置3的数量可以分别为一个,即一对,但也可以分别是两个或三个,即两对或三对。
需要说明的是,在实际探测中,该第一和第二探测信号为本底信号(或基准信号)和净探测信号之和,而且本底信号一般不为零。
根据本发明的放射性物质方位探测设备进一步包括可阻挡射线的诸如铅板之类的射线屏蔽板3,该射线屏蔽板3设置在成对设置的第一射线探测装置1和第二射线探测装置3之间,并且向探测面4的前方(图2中探测面4的下方)垂直延伸;以及判断装置8,该判断装置8接收来自第一射线探测装置1和第二射线探测装置3的第一探测信号和第二探测信号,并根据第一探测信号和第二探测信号确定放射性物质是否存在,例如如果第一探测信号和第二探测信号的净探测信号中的至少一个不为零,则判断出有放射性物质存在,同时根据所述第一探测信号和第二探测信号之间的差值确定放射性物质的方位。判断装置8可连接声或光报警器9、和/或指示仪10,该报警器9可在判断装置8判断出有放射性物质存在时发出报警信号,而指示仪10可根据判断装置8的进一步判断结果而指示放射性物质位于屏蔽板2的正前方还是侧前方,从而引导操作人员确定放射性物质的具体位置。
在本发明进一步的示例性实施例中,放射性物质方位探测设备还包括并排设置的第一框架7和第二框架12,第一射线探测装置1和第二射线探测装置3分别设置在第一框架7和第二框架12内,并通过螺栓之类的固定部件进行固定。第一框架7和第二框架12之间设有滑道机构6,该滑动机构6可以是引导滑槽或滑动凸起,相对应地,屏蔽板2的相对的两端设有滑动凸起或滑槽,这样屏蔽板2可以在滑道机构6内滑动,以使屏蔽板2伸出探测面4的前方或伸缩到探测面的后方(图2中探测面4的上方)。在一种实施例中,屏蔽板2设有握持部5,操作人员可以握住握持部5拉推屏蔽板3伸出或缩回探测面4。
在图2和3所示的实施例中,滑道机构6向探测面4的前方伸出。但本发明并不局限于此,该滑道机构6也可以不伸出探测面4,而只是与探测面4平齐。在此情况下,只有保证在屏蔽板2拉出探测面4时,仍有一部分屏蔽板2与滑道机构6保持配合即可。本领域的技术人员可以理解,屏蔽板2和滑道机构6的配合方式可以采用抽屉、或办公桌的推拉式键盘支撑架式的结构。
在一种示例性实施例中,塑料闪烁体探测器除探测面4之外的部分包裹有例如铅版之类的射线屏蔽材料,从而使射线只能从探测面4进入第一或第二射线探测装置,这样可在一定程度上也起到指向的作用。
在本发明的第二实施例中,如图4和5所示,第一射线探测装置1和第二射线探测装置都为3He中子管探测器,可用于探测能量很低的中子。在此情况下,3He中子管探测器的探测面设有由大约3厘米厚的聚乙烯材料制成的慢化体,中子由于碰撞到该慢化体而使其能量降低,从而使能量较高的中子慢化,而除探测面之外的部分设有由大约5—8厘米厚的聚乙烯材料制成的屏蔽层,以防止来自这些方向的中子进入3He中子管。这样,使中子只能从探测面经慢化后被中子管探测到,这样可在一定程度上也起到指向的作用。
下面结合附图6a—6d说明利用根据本发明的放射性物质方位探测设备在疑似存在放射性物质的场合探测放射性物质是否存在并确定放射性物质的位置的操作过程。
当本发明的放射性物质方位探测设备不工作时,可以将屏蔽板2沿滑道机构6推到探测面4的后方,这样可以减小整个设备的体积,便于运输。
如果只需要探测是否有放射性物质存在时,即处于存在模式下时,也将屏蔽板2沿滑道机构6推到探测面4的后方,如图6a和6b所示。在此状态下,来自放射性物质的射线以相同的角度(垂直地或倾斜地)无阻挡地入射到探测面4,由于第一和第二射线探测装置1、3的类型和各种参数相同,因此所产生的第一和第二探测信号也相同。例如当第一和第二探测信号都不为零时,则判断出附近存在放射性物质,并进一步驱动报警器9发出声或光报警信号。可以理解,在此工作模式下,可关闭指示仪10。
如果即要探测是否有放射性物质存在也要探测放射性物质的位置时,即处于存在和位置模式下时,则将屏蔽板2沿滑道机构6拉到探测面4的前方,如图6c和6d所示。在此状态下,来自放射性物质的射线仍然以相同的角度射向第一和第二射线探测装置1、3。如果放射性物质位于整个方位探测设备的正前方,则放射性位置发出的射线如图6c所示垂直地入射到第一和第二射线探测装置1、3的探测面4。此时,所产生的第一和第二探测信号相同,二者的静探测信号都不为零,但差值为零。据此原理,当第一和第二探测信号中的静探测信号都不为零,但差值为零时,则判断出附近存在放射性物质,而且放射性物质位于整个方位探测设备的正前方,从而进一步驱动报警器9发出声或光报警信号,而且指示仪10发出方位信号。如果根据该方位信号进一步继续前行,则可以确定放射性物质的具体位置。当第一和第二探测信号中的静探测信号都为零时,则确定附近不存在放射性物质。
仍然是在存在和位置模式下,如果放射性物质位于屏蔽板2的一侧,例如如图6d所示位于第一射线通信装置1的一侧,则放射性物质所发出的射线可以倾斜地射向第一射线通信装置1的整个探测面4,但由于屏蔽板2的射线屏蔽作用,至少有一部分射线受到屏蔽板2的阻挡而不能入射到第二射线探测装置3的探测面4。也就是说,入射到第一和第二射线探测装置1、3的探测面4的射线的数量不相同,因此所产生的第一和第二探测信号也不相同。据此原理,当第一和第二探测信号中的静探测信号都为零时,则确定附近不存在放射性物质。当第一和第二探测信号的静探测信号中的至少一个不为零时,则判断出附近存在放射性物质。进一步地,当第一和第二探测信号的差值例如为正值时,则确定放射性物质位于第一射线探测装置1的一侧,而当该差值例如为负值时,则确定放射性物质位于第二射线探测装置3的一侧,并进一步驱动报警器9发出声或光报警信号,而且指示仪10发出方位信号。此时,可以根据报警器9和指示仪10指示的内容,调整整个方位探测设备的角度,直到指示仪10显示的内容表示放射性物质位于方位探测设备的正前方。根据该方位信号进一步继续前行,则可以确定放射性物质的具体位置。
可以理解,探测过程中,可以在探测面4所在的平面内旋转整个方位探测设备,以确定放射性物质位于屏蔽板2的左右侧还是上下侧,即可识别放射性物质的横向方位和高度方向方位,从而提高搜索放射源的效率,减少工作人员在辐射场中逗留的时间。
与根据本发明的放射性物质方位探测设备相对应,本发明还提供一种放射性物质方位探测方法,可用于在疑似存在放射性物质(即放射源)的场合探测放射性物质是否存在并确定放射性物质的位置。该方法包括:将其类型以及各方面的参数都相同的第一射线探测装置1和第二射线探测装置3并排地成对设置,并且使第一和第二射线探测装置的探测面4(即被测射线进入射线探测装置内的平面)位于同一平面内,以允许第一射线探测装置1和第二射线探测装置3以相同的方式接收来自同一方向的射线并分别产生第一探测信号和第二探测信号;在成对设置的所述第一射线探测装置1和第二射线探测装置3之间设置向探测面4的前方垂直延伸的屏蔽板2,该屏蔽板2能够阻挡将被探测的射线穿过;根据第一探测信号和第二探测信号确定放射性物质是否存在,例如如果第一探测信号和第二探测信号的静探测信号中的至少一个不为零,则判断出有放射性物质存在,同时根据所述第一探测信号和第二探测信号之间的差值确定放射性物质的方位。进一步地,当探测到放射性物质存在时,可以发出声或光报警信息,并可以发出表示被探测的放射性物质所在方位的信息。
在本发明的放射性物质探测方法的进一步实施例中,屏蔽板2被设置成可伸出探测面4的前方或伸缩到探测面4的后方。而且第一和第二射线探测装置1、3都为塑料闪烁体探测器或3He中子管探测器。在上面的示例性实施例中,描述了第一射线通信装置1和第二射线探测装置3的类型相同,在它们发出的至少一个探测信号中的静探测信号不为零时表示存在放射性物质,而且探测信号的差值不为零时表示放射性物质在屏蔽板的一侧。但本发明并不局限于此,可以理解,第一射线通信装置1和第二射线探测装置3也可以为不同的类型,但如果每个射线探测装置的射线输入和电信号输出之间具有固定的关系,则可以设定第一射线通信装置1和第二射线探测装置3的第一探测信号和第二探测信号的静探测信号中的至少一个为某一设定值时,表示有放射性物质存在,而且二者之间的差值为另一设定值时,表示放射性物质位于屏蔽板的某一侧。
进一步地,本发明的方位探测设备还可以设置成能够探测被探测射线的剂量,即探测放射性物质的放射强度。从而可以以最大的探测器面积寻找放射源,提高探测效率,避免遗漏小活度放射源。
尽管对本发明的典型实施例进行了说明,但是显然普通技术人员可以理解,在不背离本发明的精神和原理的情况下可以进行改变,其范围在权利要求书以及其等同物中进行了限定。

Claims (13)

1、一种放射性物质方位探测设备,用于确定放射性物质的存在和位置,包括:
至少一个第一射线探测装置;
至少一个第二射线探测装置,所述第二探测装置中的每一个和所述至少一个第一射线探测装置中的每一个并排地成对设置,并且所述第一和第二射线探测装置的探测面位于同一平面内,以允许以相同的方式接收来自同一方向的射线,并分别产生第一探测信号和第二探测信号;
射线屏蔽板,所述射线屏蔽板设置在成对设置的所述第一射线探测装置和第二射线探测装置之间,并且向所述探测面的前方垂直延伸;以及
判断装置,所述判断装置接收来自所述第一和第二射线探测装置的第一探测信号和第二探测信号,并根据所述第一探测信号和第二探测信号确定放射性物质是否存在、同时根据所述第一探测信号和第二探测信号之间的差值确定放射性物质的方位。
2、如权利要求1所述的放射性物质探测设备,进一步包括并排设置的第一框架和第二框架,所述第一射线探测装置和第二射线探测装置分别设置在所述第一框架和第二框架内。
3、如权利要求2所述的放射性物质探测设备,其中所述第一框架和第二框架之间设有滑道机构,所述屏蔽板可在所述滑道机构内滑动以使所述屏蔽板伸出所述探测面的前方或伸缩到所述探测面的后方。
4、如权利要求1—3中任一项所述的放射性物质通信设备,其中所述屏蔽板设有握持部。
5、如权利要求1所述的放射性物质探测设备,其中所述第一和第二射线探测装置都为塑料闪烁体探测器。
6、如权利要求5所述的放射性物质探测设备,其中所述塑料闪烁体探测器除探测面之外的部分包裹有射线屏蔽材料。
7、如权利要求1所述的放射性物质探测设备,其中所述第一和第二射线探测装置都为3He中子管探测器。
8、如权利要求7所述的放射性物质探测设备,其中所述3He中子管探测器的探测面设有由大约3厘米厚的聚乙烯材料制成的慢化体。
9、如权利要求8所述的放射性物质探测设备,其中所述3He中子管探测器除探测面之外的部分设有由大约5—8厘米厚的聚乙烯材料制成的屏蔽层。
10、一种放射性物质方位探测方法,用于确定放射性物质的存在和位置,包括如下步骤:
将第一射线探测装置和第二射线探测装置并排地成对设置,并且使所述第一和第二射线探测装置的探测面位于同一平面内,以允许以相同的方式接收来自同一方向的射线,并分别产生第一探测信号和第二探测信号;
在成对设置的所述第一射线探测装置和第二射线探测装置之间设置向所述探测面的前方垂直延伸的屏蔽板;以及
根据所述第一探测信号和第二探测信号确定放射性物质是否存在、同时根据所述第一探测信号和第二探测信号之间的差值确定放射性物质的方位。
11、如权利要求10所述的放射性物质探测方法,其中所述屏蔽板可伸出所述探测面的前方或伸缩到所述探测面的后方。
12、如权利要求10所述的放射性物质探测方法,其中所述第一和第二射线探测装置都为塑料闪烁体探测器。
13、如权利要求10所述的放射性物质探测方法,其中所述第一和第二射线探测装置都为3He中子管探测器。
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