CN105022081A - 车载放射源定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载放射源定位装置，属于放射性探测领域。包括设置在转动轴顶部的伽马射线探测晶体，所述伽马射线探测晶体由四块相同大小的塑料闪烁体组成，四块塑料闪烁体对应连接四个核电子学信号处理单元，四个核电子学信号连接计算机处理单元；所述四块塑料闪烁体相互之间、塑料闪烁体与核电子学信号处理单元之间、塑料闪烁体与转动轴之间均设有金属遮蔽层。利用由铅板遮挡的四块伽马射线探测晶体的沉积伽马射线的差异，根据其中沉积的伽马射线的剂量率比值大小，计算得到比值大小和放射源与装置之间的距离的关系，能够快速实现放射源定位。本发明还公开了利用上述车载放射源定位装置的定位方法。

Description

车载放射源定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及一种放射源定位装置定位装置，具体讲是一种车载放射源定位装置及定位方法，属于放射性探测领域。

技术背景

随着核技术应用范围的逐渐拓宽，放射源的使用遍布全国各地。安全防护措施的滞后造成放射物丢失事件的时有发生，给公众带来巨大的安全隐患和潜在的健康危险。放射源无色无味，其隐于无形的特点增加了放射源丢失事故发生的概率，更增加了丢失放射源的搜寻难度和处置风险。目前，我国还没有开展针对放射源搜寻仪器设备的系统性研究工作。在应对地震等地质灾害引发的放射源失踪，以及盗窃误拾等人为放射源丢弃这些情况下，无法采取技术层面上的主动搜寻处置。国外在放射源探测搜寻系统的研发方面已经开展了一些工作，但数量有限且价格昂贵，无法满足当前放射源安保应急的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术缺陷，提供一种结构简单、成本低廉，能快速定位放射源的车载放射源定位装置及定位方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的车载放射源定位装置，包括设置在转动轴顶部的伽马射线探测晶体，所述伽马射线探测晶体由四块相同大小的塑料闪烁体组成，四块塑料闪烁体对应连接四个核电子学信号处理单元，四个核电子学信号连接计算机处理单元；所述四块塑料闪烁体相互之间、塑料闪烁体与核电子学信号处理单元之间、塑料闪烁体与转动轴之间均设有金属遮蔽层。

本发明中，所述金属遮蔽层为伽马屏蔽层。

本发明中，所述伽马屏蔽层为铅板，所述铅板的厚度为0.01-0.1m。

本发明中，所述核电子学信号处理单元采用非插件管座式核电子学处理器，由主放大器与至少为512道的一体化多道分析器组成。

本发明还提供了车载放射源定位装置的定位方法，包括以下步骤：

1）、判断一定地域范围内是否存在放射性；

2）、若存在放射性，则利用四块塑料闪烁体之间的累积剂量的比值来判断放射源的方向：

2.1）、将四个塑料闪烁体的累积剂量按由高至低排列为A₀、B₀、C₀、D₀；

2.2）、根据四个塑料闪烁体累积剂量中A₀/B₀的比值的大小来判断放射源的方向；

3）、根据步骤2）确定的放射源方向，将伽马射线探测晶体的中心线与放射源置于同一直线上；统计四个塑料闪烁体A、B、C、D在一定时间内的剂量率大小并由高至低排列为A1、B1、C1、D1，计算四块塑料闪烁体剂量率比值E=（A1/B1）+(A1/D1)；根据各部分塑料闪烁体剂量率对比值的大小来确定放射源与车载放射源定位装置的距离，所述放射源与车载放射源定位装置的距离同剂量率比值呈反比。

本发明的有益效果在于：(1)、利用由铅板遮挡的四块伽马伽马射线探测晶体的沉积伽马射线的差异，根据其中沉积的伽马射线的剂量率比值大小，计算得到比值大小和放射源与装置之间的距离的关系，能够快速确定20-100m范围内的单一放射源与装置间的距离，从而快速实现放射源定位，缩短寻源花费的时间，减少寻源工作人员所受照射剂量，其结构简单，使用方便，装置成本低廉，易于推广使用；(2)、采用天然放射性计数比值判定法，由于天然放射性中铀、钍、钾的相对比例是固定的，利用核电子学处理单元，能够快速判定一定范围内是否存在放射性，对进行准确、快速的搜寻。

附图说明

图1为本发明车载放射源定位装置结构示意图，图中(a)为俯视图，(b)为正视图；

图2为放射源与塑料闪烁体边缘处夹角示意图；

图3为各塑料闪烁体累积剂量与放射源角度关系图；

图4为放射源与车载放射源定位装置的位置示意图；

图5为放射源与车载放射源定位装置距离关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明车载放射源定位装置，包括伽马射线探测晶体1、转动轴3、核电子学信号处理单元4和计算机处理单元5。转动轴3呈竖向设置，转动轴3的底部连接驱动机构。伽马射线探测晶体1固定在转动轴3的顶部，转动轴3驱动伽马射线探测晶体1进行360°转动，以便于确定丢失的放射源的方位；伽马射线探测晶体1与转动轴3设置伽马屏蔽层2，伽马屏蔽层2采用铅板，其厚度为0.01-0.1m。

伽马射线探测晶体1由四块塑料闪烁体组成，四块塑料闪烁体结构、大小的相同,各个四块塑料闪烁体之间通过金属遮蔽层2隔开；塑料闪烁体由光电倍增管与前置放大器组成，本实施例中塑料闪烁体采用北京核仪器厂的HND-S2型号的塑料闪烁体。四块塑料闪烁体的下方对应连接四个核电子学信号处理单元4，核电子学信号处理单元4采用非插件管座式核电子学处理器，由主放大器与512及以上（1024道或2048道）的一体化多道分析器组成，本实施例中采用ORTEC公司的digbase或Bridgeport instrument公司的MCA。塑料闪烁体与核电子学信号处理单元4之间均设有金属遮蔽层2，此处金属遮蔽层2的厚度为0.01m。各核电子学信号处理连接计算机处理单元5。

工作过程中，四块塑料闪烁体将探测到的放射性数据经核电子学处理器处理后，传递给计算机处理单元，判断是否有放射性；如果有放射性，四块塑料闪烁体则进行相应的探测，得到放射性核素的能谱，判断出放射源的方向；通过转动轴转动，使放射源与四块塑料闪烁体组成的伽马射线探测晶体的中心线处在同一直线上；通过对比值的大小确定放射源与实验装置的距离，从而实现放射源定位。具体过程为：

步骤1），利用天然放射性检测技术判断一定范围内是否存在放射性：首先，选择的5道分别为0-150keV、150-400keV、400-700keV、700-1400keV与1400-3000keV，天然放射性中5道的比例不变，记为Q；然后，随着车载放射源定位装置的移动，伽马射线探测晶体将探测数据不断传输给计算机处理单元，计算机处理单元根据天然放射性中的比例Q的大小，来判断一定范围内放射性的存在性；若发现Q发生了变化，则存在放射性，进行相应的探测工作。

步骤2），利用各部分塑料闪烁体之间的累积剂量的比值来判断放射源的方向，如图2、3所示：

a）、设放射源位于车载放射源定位装置的右侧，四块塑料闪烁体分别为A、B、C、D，统计A、B、C、D的累积剂量的大小，由高至低排列为A₀、B₀、C₀、D₀；

b）、根据塑料闪烁体测量到的累积剂量的比值，即A₀/B₀和A₀/D₀的大小来判断放射源的方向，由于金属屏蔽板的作用，使A₀/B₀的比值越大、A₀/D₀的比值越小，放射源所在位置与伽马射线探测晶体边缘间的夹角成一定指数关系，在图3中A₀/B₀的比值越大所述伽马射线探测晶体边缘与放射源形成的夹角а就越小，根据此规律制得比值对照表，以便于在具体搜寻过程中快速查找累积剂量比值所对应的夹角。

步骤3），根据步骤2）中确定的夹角大小，利用转动轴将伽马射线探测晶体旋转，使放射源与伽马射线探测晶体的中心线处于一条直线上；根据各部分塑料闪烁体剂量率的对比值的大小来确定放射源与装置的距离，如图4、5所示：

a）、统计四块塑料闪烁体A、B、C、D在10min内的剂量率大小，由高至低排列为A1、B1、C1、D1；

b）、通过蒙卡软件（如MCNP或Gent4）计算确定A1、B1、C1、D1计算剂量率比值E=（A1/B1）+(A1/D1)的大小与放射源距装置的距离间的关系，做出比值与距离的关系式；根据此关系式以及具体搜寻过程中得到的剂量率比值E来得到放射源的距离，即可确定如图5中放射源的具体位置（1、2、3、4、5是5种不同距离的放射源位置），图中剂量率比值E越大，则放射源距离伽马射线探测晶体越近，而剂量率比值E越小则放射源距离伽马射线探测晶体则越远。

本实施例以放射源位于车载放射源定位装置的右侧对本发明技术方案进行了讲解，在实际使用过程中，根据放射源所处不同的位置，四块塑料闪烁体的定义则进行相应的改变，在此不再进行赘述。

本发明所述的放射源定位装置的核心在于四块塑料闪烁体的探测区域差异性，寻源前可通过实验得到一系列放射性核素在塑料闪烁体中沉积的累积剂量以及剂量率的比值与放射源所在方向的角度以及放射源距装置间的距离的关系式；在寻源过程中可根据相应的比值，快速、准确地获取20-100m范围内的单一放射源的位置信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种车载放射源定位装置，其特征在于：包括设置在转动轴顶部的伽马射线探测晶体，所述伽马射线探测晶体由四块相同大小的塑料闪烁体组成，四块塑料闪烁体对应连接四个核电子学信号处理单元，四个核电子学信号连接计算机处理单元；所述四块塑料闪烁体相互之间、塑料闪烁体与核电子学信号处理单元之间、塑料闪烁体与转动轴之间均设有金属遮蔽层。

2.根据权利要求1所述的车载放射源定位装置，其特征在于：所述金属遮蔽层为伽马屏蔽层。

3.根据权利要求2所述的车载放射源定位装置，其特征在于：所述伽马屏蔽层为铅板，铅板的厚度为0.01-0.1m。

4.根据权利要求3所述的车载放射源定位装置，其特征在于：所述核电子学信号处理单元采用非插件管座式核电子学处理器，由主放大器与至少为512道的一体化多道分析器组成。

5.一种权利要求1-4任一项所述车载放射源定位装置的定位方法，其特征在于包括以下步骤：

1）、判断一定地域范围内是否存在放射性；

2）、若存在放射性，则利用四块塑料闪烁体之间的累积剂量的比值来判断放射源的方向：

2.1）、将四个塑料闪烁体的累积剂量按由高至低排列为A₀、B₀、C₀、D₀；

2.2）、根据四个塑料闪烁体累积剂量中A₀/B₀的比值的大小来判断放射源的方向；

3）、根据步骤2）确定的放射源方向，将伽马射线探测晶体的中心线与放射源置于同一直线上；统计四个塑料闪烁体A、B、C、D在一定时间内的剂量率大小并由高至低排列为A1、B1、C1、D1，计算四块塑料闪烁体剂量率比值E=（A1/B1）+(A1/D1)；根据各部分塑料闪烁体剂量率对比值的大小来确定放射源与车载放射源定位装置的距离，所述放射源与车载放射源定位装置的距离同剂量率比值呈反比。