CN102540270A

CN102540270A - 放射性物质监测与识别装置

Info

Publication number: CN102540270A
Application number: CN2011104192702A
Authority: CN
Inventors: 赵文渊; 徐强; 陈永林; 张燊; 汪永健; 严小华; 陈芳; 汪加龙
Original assignee: Xinman Sensing Tech Research & Development Co Ltd Shanghai
Current assignee: Xinman Sensing Tech Research & Development Co Ltd Shanghai
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明的目的在于公开一种放射性物质监测与识别装置，它包括至少一探测单元、一移动监控单元及一远程监控单元，所述探测单元的输出端分别连接所述移动监控单元和所述远程监控单元；所述探测单元包括一具有内部中空的壳体和一底盘，所述壳体中设置有中子探头、慢化体、伽玛探头、与中子探头和伽玛探头连接的电学系统及与电学系统相连接的报警器；与现有技术相比，对中子及伽玛射线响应灵敏，能准确快速检测中子和伽玛射线并进行放射性核素的识别，可应用于重要场所的安检，美观大方，易于布局，且易于隐藏，实现本发明的目的。

Description

放射性物质监测与识别装置

技术领域

本发明涉及一种物质监测与识别装置，特别涉及一种应用于各种场所入口处的放射性物质监测与识别的放射性物质监测与识别装置。

背景技术

在火车站、机场、海关和码头等场所的入口处，为了公共安全，通常使用放射性物质监测装置对行人、行李、车辆和集装箱等进行检测，监测被检对象是否携带违禁核材料和放射性物质。

常规的放射性物质监测装置一般都是大型设备，体积大，重量大，移动不方便，且装置本身不易于隐蔽；同时，多数放射性物质监测装置采用塑料闪烁体探测器，只能进行放射性监测，不能进行核素识别。

因此，特别需要一种放射性物质监测与识别装置，已解决上述现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种放射性物质监测与识别装置，针对现有技术的不足，轻巧便携，易于布局，且易于隐藏，能准确快速检测放射性物质并进行核素识别，布放在需要的场所出入口，便于对过往的行人、行李进行放射性物质监测。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种放射性物质监测与识别装置，其特征在于，它包括至少一探测单元、一移动监控单元及一远程监控单元，所述探测单元的输出端分别连接所述移动监控单元和所述远程监控单元；所述探测单元包括一具有内部中空的壳体和一底盘，所述壳体中设置有中子探头、慢化体、伽玛探头、与中子探头和伽玛探头连接的电学系统及与电学系统相连接的报警器。

在本发明的一个实施例中，所述壳体呈立柱状，所述壳体上设置有连接卡。

在本发明的一个实施例中，所述中子探头设置在所述慢化体的几何中心处。

在本发明的一个实施例中，所述中子探头包括中子屏蔽外壳、中子探测元件、中子光导元件、中子光电倍增管和中子前置放大电路；所述中子探测元件、中子光导元件、中子光电倍增管和中子前置放大电路设置在所述中子屏蔽外壳内，所述中子探测元件、中子光导元件、中子光电倍增管和中子前置放大电路依次互相连接，所述中子前置放大电路的输出端与所述电学系统的信号输入端连接。

进一步，所述中子探测元件为⁶LiI(Eu)闪烁晶体。

在本发明的一个实施例中，所述伽玛探头包括伽玛屏蔽外壳、伽玛探测元件、伽玛光导元件、伽玛光电倍增管和伽玛前置放大电路；所述伽玛探测元件、伽玛光导元件、伽玛光电倍增管和伽玛前置放大电路设置在所述伽玛屏蔽外壳内，所述伽玛探测元件、伽玛光导元件、伽玛光电倍增管和伽玛前置放大电路依次互相连接，所述伽玛前置放大电路的输出端与所述电学系统的信号输入端连接。

进一步，所述伽玛屏蔽外壳包围所述伽玛探测元件的部分由铅或钨制成，所述伽玛屏蔽外壳上正对检测场所安全通道人或物入口的一侧设置有一弧度为120度的豁口，使得经过通道的人、物携带的放射性能被检测出来，其他方向上的放射性被屏蔽。

进一步，所述伽玛探测元件为NaI晶体、CsI晶体、LaBr₃晶体或LaCl₃晶体中的一种。

在本发明的一个实施例中，所述电学系统包括第一放大器、甄别器、计数器、第二放大器、多道脉冲幅度分析器、控制器、第一高压电源、第二高压电源和低压电源；所述第一放大器的信号输入端与所述中子探头的输出端连接，所述第二放大器的信号输入端与所述伽玛探头的输出端连接，所述中子探头经第一放大器的信号输出端依次连接甄别器、计数器和控制器，所述伽玛探头经第二放大器的输出端依次连接多道脉冲幅度分析器和控制器，所述低压电源分别与所述中子探头、伽玛探头、第一放大器、第二放大器、甄别器、计数器、多道脉冲幅度分析器、控制器、第一高压电源和第二高压电源连接，所述第一高压电源与所述中子探头连接，所述第二高压电源与所述伽玛探头连接。

进一步，所述低压电源为14V可反复充电式锂电池。

在本发明的一个实施例中，所述报警器设置在所述壳体的顶部，所述报警器采用声信号、光信号方式进行报警。

在本发明的一个实施例中，所述移动监控单元为一PDA，所述移动监控单元与所述电学系统通过无线网络进行连接和数据交换。

在本发明的一个实施例中，所述远程监控单元为一计算机，所述远程监控单元与所述电学系统通过以太网口进行连接和数据交换。

本发明的放射性物质监测与识别装置具有如下的优点：

1、采用高灵敏度的⁶LiI(Eu)闪烁晶体代替³He和¹⁰BF₃作为中子探测元件，且采用大体积⁶LiI(Eu)闪烁晶体匹配灵敏度高的光电倍增管，中子探头外包有一定厚度的慢化体，中子探测灵敏度高，能响范围宽；

2、采用NaI晶体、CsI晶体、LaBr₃晶体或LaCl₃晶体代替塑料闪烁体作为伽玛探测元件，且采用大体积NaI晶体、CsI晶体、LaBr₃晶体或LaCl₃晶体匹配灵敏度高的光电倍增管，伽玛探头后面接多道脉冲幅度分析器和能谱识别系统，实现高灵敏度探测伽玛射线的同时进行核素识别；

3、探测单元的壳体的高度和直径与标准隔离柱相仿，壳体上设置有连接卡，连接卡的高度与一般隔离柱上的连接卡高度相仿，加上隔离带可以直接与标准隔离柱对接，达到与环境的完善融合，易于隐蔽；

4、通过移动监控单元和远程监控单元可远程监控探测单元，基于TCP/IP协议，实现多点网络布控，可用移动监控单元和远程监控单元同时监测和管理多个探测单元。

本发明的放射性物质监测与识别装置，与现有技术相比，对中子及伽玛射线响应灵敏，能准确快速检测中子和伽玛射线并进行放射性核素的识别，可应用于重要场所的安检，美观大方，易于布局，且易于隐藏，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的放射性物质监测与识别装置的结构示意图；

图2为本发明的探测单元的壳体的结构示意图；

图3为本发明的壳体内部的结构示意图；

图4为本发明的中子探头内部的结构示意图；

图5为本发明的伽玛探头内部的结构示意图；

图6为本发明的电学系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明的放射性物质监测与识别装置，它包括至少一探测单元10、一移动监控单元20及一远程监控单元30，所述探测单元10的输出端分别连接所述移动监控单元20和所述远程监控单元30；通过移动监控单元20和远程监控单元30可远程监控探测单元10，采用基于TCP/IP协议，实现多点网络布控，可用移动监控单元20和远程监控单元30同时监测和管理多台探测单元10。

如图2所示，所述探测单元10包括一具有内部中空的壳体和一底盘，所述壳体呈立柱状，所述壳体上设置有连接卡；探测单元10的高度和直径和标准隔离柱相仿，连接卡的高度与一般隔离柱上的连接卡高度相仿；探测单元10加上隔离带，就可以直接与标准隔离柱对接。

如图3所示，所述壳体中设置有中子探头11、慢化体12、伽玛探头13、与中子探头11和伽玛探头13连接的电学系统14及与电学系统14相连接的报警器15。

电学系统14用于处理来自中子探头11和伽玛探头13的探测信号，进行中子和伽玛射线的监测和放射性核素识别；报警器15用于在监测到放射性时发出报警信号，报警器15设置在所述壳体的顶部，所述报警器15采用声信号、光信号方式进行报警。

所述中子探头11设置在所述慢化体12的几何中心处。

如图4所示，所述中子探头11包括中子屏蔽外壳111、中子探测元件112、中子光导元件113、中子光电倍增管114和中子前置放大电路115；所述中子探测元件112、中子光导元件113、中子光电倍增管114和中子前置放大电路115设置在所述中子屏蔽外壳111内，所述所述中子探测元件112、中子光导元件113、中子光电倍增管114和中子前置放大电路115依次互相连接，所述中子前置放大电路115的输出端与所述电学系统14的信号输入端连接。

所述中子探测元件112为⁶LiI(Eu)闪烁晶体。

如图5所示，所述伽玛探头13包括伽玛屏蔽外壳131、伽玛探测元件132、伽玛光导元件133、伽玛光电倍增管134和伽玛前置放大电路135；所述伽玛探测元件132、伽玛光导元件133、伽玛光电倍增管134和伽玛前置放大电路135设置在所述伽玛屏蔽外壳131内，所述伽玛探测元件132、伽玛光导元件133、伽玛光电倍增管134和伽玛前置放大电路135依次互相连接，所述伽玛前置放大电路135的输出端与所述电学系统14的信号输入端连接。

所述伽玛屏蔽外壳131包围所述伽玛探测元件132的部分由铅或钨制成，所述伽玛屏蔽外壳131上正对检测场所安全通道人或物入口的一侧设置有一弧度为120度的豁口，使得经过通道的人、物携带的放射性能被检测出来，其他方向上的放射性被屏蔽。

所述伽玛探测元件132为NaI晶体、CsI晶体、LaBr₃晶体或LaCl₃晶体中的一种。

如图6所示，所述电学系统14包括第一放大器141、甄别器142、计数器143、第二放大器144、多道脉冲幅度分析器145、控制器146、第一高压电源147、第二高压电源148和低压电源149；所述第一放大器141的信号输入端与所述中子探头11的中子前置放大电路115的输出端连接，所述第二放大器144的信号输入端与所述伽玛探头13的伽玛前置放大电路135的输出端连接，所述中子探头11经第一放大器141的信号输出端依次连接甄别器142、计数器143和控制器146，所述伽玛探头13经第二放大器144的输出端依次连接多道脉冲幅度分析器145和控制器146，所述低压电源149分别与所述中子探头11、伽玛探头13、第一放大器141、第二放大器144、甄别器142、计数器143、多道脉冲幅度分析器145、控制器146、第一高压电源147和第二高压电源148连接，所述第一高压电源147与所述中子探头11连接，所述第二高压电源148与所述伽玛探头13连接。

所述低压电源149为14V可反复充电式锂电池。

在本发明中，所述移动监控单元20为一PDA，所述移动监控单元20与所述电学系统14通过无线网络进行连接和数据交换；通过运行其上的专用监控程序，实现对立柱进行监测，测量结果显示，数据统计分析，系统控制等。

在本发明中，所述远程监控单元30为一计算机，所述远程监控单元30与所述电学系统14通过以太网口进行连接和数据交换；所述远程监控单元30基于TCP/IP协议，实现多点网络布控，可用一台远程监控单元30同时监测和管理多台探测单元10。

下面简要描述一下本发明的放射性物质监测与识别装置的使用方法和工作过程。

1、布置

根据实地需要，将本装置的探测单元10及若干标准隔离柱布置在入口两旁适当位置处，本装置的探测单元10加上隔离带，就可以直接与标准隔离柱或者另一本装置的探测单元10对接，形成通道。

移动监控单元20安检人员可随身携带，远程监控单元30布置在监控室。

用网线将探测单元10和远程监控单元30接入网络。

2、工作

布置好该装置后，打开探测单元10的开关，移动监控单元20和远程监控单元30开机，运行监控软件，系统开始工作。

该装置的探测单元10中的中子探头11产生的电信号，经探测单元10内的电学系统14的第一放大器141放大、甄别器142甄别、计数器143进行计数后，送入控制器146。

该装置的探测单元10中的伽玛探头13产生的电信号，经探测单元10内的电学系统14的第二放大器144放大，送入多道脉冲幅度分析器145，生成伽玛能谱，再送入控制器146。

该放射性物质监测与识别装置持续监测，测量结果通过探测单元10内的电学系统14的控制器146发送到该装置的移动监控单元20和远程监控单元30，实时显示。

当行人、行李中携带放射性物质通过时，若有中子射线超过设定的报警阈值，控制器146将报警指令信号发送给该装置的探测单元10顶部的报警器15，报警器15报警灯闪烁，并使蜂鸣器鸣叫，同时，移动监控单元20和远程监控单元30也收到报警指令和报警信息，进行中子放射性报警；若伽玛射线超过设定的报警阈值，控制器146将报警指令信号发送给该装置的探测单元10顶部的报警器15，报警器15报警灯闪烁，并使蜂鸣器鸣叫，同时，移动监控单元20和远程监控单元30也收到报警指令和报警信息，进行伽玛放射性报警和识别核素的显示。

基于上述技术方案，本发明的具体实施如下：

实施例1

在本实施例中，中子探测元件112为⁶LiI(Eu)闪烁晶体，Φ40×50mm，中子光电倍增管114采用滨松R6231光电倍增管。伽玛探测元件132为NaI闪烁晶体，Φ50×150mm，伽玛光电倍增管114采用Photonis XP5500光电倍增管。伽玛屏蔽外壳131包围NaI闪烁晶体处，采用5mm铅屏蔽。

按照上述设计方案形成相应的放射性物质监测与识别装置，能量分辨率7.8％(¹³⁷Cs源)，中子和伽玛探测灵敏度高。探测单元10高度1.1m，立柱状壳体直径80mm，底盘直径360mm，探测单元10重量10kg。

实施例2

在本实施例中，中子探测元件112为⁶LiI(Eu)闪烁晶体，Φ25×50mm，中子光电倍增管114采用滨松CR125光电倍增管。伽玛探测元件132为LaBr3闪烁晶体，Φ40×75mm，伽玛光电倍增管114采用滨松R6231光电倍增管，伽玛屏蔽外壳131包围LaBr₃闪烁晶体处，采用4mm钨屏蔽。

按照上述设计方案形成相应的放射性物质监测与识别装置，能量分辨率3.2％(¹³⁷Cs源)，探测灵敏度高。探测单元10高度1.0m，立柱状壳体直径70mm，底盘直径320mm，探测单元10重量9kg。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种放射性物质监测与识别装置，其特征在于，它包括至少一探测单元、一移动监控单元及一远程监控单元，所述探测单元的输出端分别连接所述移动监控单元和所述远程监控单元；所述探测单元包括一具有内部中空的壳体和一底盘，所述壳体中设置有中子探头、慢化体、伽玛探头、与中子探头和伽玛探头连接的电学系统及与电学系统相连接的报警器。

2.如权利要求1所述的放射性物质监测与识别装置，其特征在于，所述壳体呈立柱状，所述壳体上设置有连接卡。

3.如权利要求1所述的放射性物质监测与识别装置，其特征在于，所述中子探头包括中子屏蔽外壳、中子探测元件、中子光导元件、中子光电倍增管和中子前置放大电路；所述中子探测元件、中子光导元件、中子光电倍增管和中子前置放大电路设置在所述中子屏蔽外壳内，所述中子探测元件、中子光导元件、中子光电倍增管和中子前置放大电路依次互相连接，所述中子前置放大电路的输出端与所述电学系统的信号输入端连接，所述中子探测元件为⁶LiI(Eu)闪烁晶体。

4.如权利要求1所述的放射性物质监测与识别装置，其特征在于，所述伽玛探头包括伽玛屏蔽外壳、伽玛探测元件、伽玛光导元件、伽玛光电倍增管和伽玛前置放大电路；所述伽玛探测元件、伽玛光导元件、伽玛光电倍增管和伽玛前置放大电路设置在所述伽玛屏蔽外壳内，所述伽玛探测元件、伽玛光导元件、伽玛光电倍增管和伽玛前置放大电路依次互相连接，所述伽玛前置放大电路的输出端与所述电学系统的信号输入端连接，所述伽玛探测元件为NaI晶体、CsI晶体、LaBr₃晶体或LaCl₃晶体中的一种。

5.如权利要求4所述的放射性物质监测与识别装置，其特征在于，所述伽玛屏蔽外壳包围所述伽玛探测元件的部分由铅或钨制成，所述伽玛屏蔽外壳上正对检测场所安全通道人或物入口的一侧设置有一弧度为120度的豁口。

6.如权利要求1所述的放射性物质监测与识别装置，其特征在于，所述电学系统包括第一放大器、甄别器、计数器、第二放大器、多道脉冲幅度分析器、控制器、第一高压电源、第二高压电源和低压电源；所述第一放大器的信号输入端与所述中子探头的输出端连接，所述第二放大器的信号输入端与所述伽玛探头的输出端连接，所述中子探头经第一放大器的信号输出端依次连接甄别器、计数器和控制器，所述伽玛探头经第二放大器的输出端依次连接多道脉冲幅度分析器和控制器，所述低压电源分别与所述中子探头、伽玛探头、第一放大器、第二放大器、甄别器、计数器、多道脉冲幅度分析器、控制器、第一高压电源和第二高压电源连接，所述第一高压电源与所述中子探头连接，所述第二高压电源与所述伽玛探头连接。

7.如权利要求1所述的放射性物质监测与识别装置，其特征在于，所述报警器设置在所述壳体的顶部，所述报警器采用声信号、光信号方式进行报警。

8.如权利要求1所述的放射性物质监测与识别装置，其特征在于，所述移动监控单元为一PDA，所述移动监控单元与所述电学系统通过无线网络进行连接和数据交换。

9.如权利要求1所述的放射性物质监测与识别装置，其特征在于，所述远程监控单元为一计算机，所述远程监控单元与所述电学系统通过以太网口进行连接和数据交换。