CN106443807A - 一种放射源搜寻装置和搜寻方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射源搜寻装置和搜寻方法，包括立柱，所述两侧靠近横杆顶部处分别设设有一横杆，两横杆能在立柱上水平上下移动，一横杆下设有一大晶体探测器，另一横杆下设有一小晶体探测器组。本发明利用大晶体探测器初步确定探测区域，再利用小晶体探测器组搜寻和逼近，最终达到搜寻目的，使实际搜寻工作变得简化，减少了搜寻周期，提高了搜寻效率。具有较好的准确性；搜寻方法和探测装置相结合，弥补了实际搜寻过程中由于搜寻区域过大而造成装置的不准确性；使用灵活，可通过调节探测器之间的角度、探测高度和准直器的大小等参数来确定异常区域的范围，从而较快的确定放射源的位置。

Description

一种放射源搜寻装置和搜寻方法

技术领域

本发明涉及一种核辐射测量装置及方法，尤其涉及一种放射源搜寻装置和搜寻方法。

背景技术

近20年我国放射源的数量以年均15％的速度增长，在工业、农业、医疗等各行业得到广泛应用，但是在源的开发、使用、储存、运输过程中，丢失放射源的事件频频发生，造成人力物力的损失。所以在放射源丢失后应尽快利用已知信息设计合理方案对源进行搜寻，避免对公众和环境造成更大的影响。

目前，国外对丢失放射源主要是用机载或车载大晶体碘化钠探测器进行地毯式搜寻，为了精确定位常常需要人手持长柄γ探测器进入高辐射场中进行近距离搜寻，这对搜寻人员的伤害非常大。在国内，白书明就采取了地毯式搜寻方案，徒步模拟环境中放射源搜寻，并对搜寻人员受照剂量估算。刘新华采用了平行线法对某地进行了野外徒步平行线搜寻测量，并结合实际测量的等值线图找出已丢源的大致方位。还有一些搜寻方案也慢慢被人们所用，如三点法,同心圆法等都可以在一定的情况条件下使用。为了帮助发展中国家提高废放射源的管理水平,国际原子能机构(IAEA)于1991年启动了废放射源计划，描述了废放射源鉴别和定位方法。

采用徒步地毯式方法去搜寻丢失的放射源虽然较全面的对搜寻区域进行探测，但是由于搜寻区域的大小和搜寻过程中的不确定性和未知性，会使搜寻工作加重，搜寻时间变长，搜寻效率降低，有时更会对搜寻的工作人员造成辐射伤害。而采用车载地毯式搜寻虽然会使搜寻时间缩短，但是探测的准确性也会随之降低，甚至会出现漏测区，这样会使搜寻工作复杂化。在搜寻过程中，只有尽量减少搜寻时间，提高搜寻效率，缩短搜寻区域，有效准确快速的确定放射源的大致方位，才能减少经济损失，解除社会恐慌。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，提高搜寻效率，减少搜寻时间，能快速准确的确定丢失放射源的大致方位，从而减少了搜寻时间，提高的搜寻效率，简化了搜寻工作的一种放射源搜寻装置和搜寻方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种放射源搜寻装置，包括立柱，所述两侧靠近横杆顶部处分别设设有一横杆，两横杆能在立柱上水平上下移动，一横杆下设有一大晶体探测器，另一横杆下设有一小晶体探测器组；

所述大晶体探测器的探测方向竖直向下；所述小晶体探测器组包括数个小晶体探测器，所述小晶体探测器包括一NaI晶体探测器和准直器，所述准直器位于NaI晶体探测器的探测端，二者均为圆柱形，同轴且固定成一整体，所述整体外壁和顶部包覆有晶体屏蔽铅层；

其中一小晶体探测器为中心探测器，位于中心且探测方向为竖直向下，其余小晶体探测器为外围探测器，与中心探测器位于一个平面且均匀绕其一周，所述外围探测器下端均向远离中心探测器的一侧偏转，与竖直面形成θ夹角。

本发明中，大晶体探测器和小晶体探测器组的高度都是可以调节的，根据探测器的实际可探测灵敏度大小来选定一个合适的高度来进行放射源的搜寻。对于探测器之间的角度，可以通过角度调节器来控制，而对于准准直器长度，可在生产的时候进行选择。

作为优选：所述小晶体探测器一共为七个。

作为优选：所述立柱为能定位的伸缩调节杆，所述外围探测器与中心探测器间设有调整θ夹角角度的角度调节器。

一种放射源搜寻装置的搜寻方法，其包括以下步骤：

(1)大晶体探测器初步确定探测范围：

(11)设待测区域为M，在该区域建立坐标系，沿横坐标在在M区域内随机选取一条直线L1作为测量路线；将直线L1分为数个测量点；

(12)用大晶体探测器沿测量点依次测量，读取计数率,并根据计数率作强度散点图，拟合出一个带有峰的曲线，若无明显波峰或没有波峰，则重新选择直线L至出现明显波峰；

(13)在波峰两侧各选取一个点，过该点各作一条沿Y轴的直线，两直线间的区域形成带状区域A；

(14)在带状区域A内，沿纵坐标设置数个测量点，并重复步骤(2)，

(15)在步骤(14)的波峰两侧各选取一个点，过该点各作一条沿X轴的直线，两直线间的区域形成带状区域B；

(2)小晶体探测器组确定最终位置

(21)调整外围探测器与中心探测器的夹角至θ°，使每个外围探测器均分别与中心探测器形成一相交的探测区域；预设一阈值，当小晶体探测器计数超过该阈值则判断为异常计数；

(22)在区域A、B重叠范围内，随机选取测量点进行测量，并获取测量点处各小晶体探测器的计数率，直至一个外围探测器和中心探测器上出现异常计数，或仅一个外围探测器上出现异常计数；

若异常计数同时出现在一个外围探测器和中心探测器上，以所述两探测器中点做一条直线L2，中心探测器的探测区域与该直线交点为点B、点D，外围探测器的探测区域与该直线焦点为点A、点C，且点B、点C位于相交的探测区域上，计算BC间的距离，并沿所述直线移动中心探测器至点C；

若异常计数只出现在一个外围探测器上，计算AB间的距离,并沿所述直线移动中心探测器至点B；

(23)重复步骤(22)至放射源出现在视线范围内，搜寻结束。

作为优选：步骤(22)中，

计算BC间的距离的方法为：

外围探测器探测范围与直线L2的交点为点A、点C，中心探测器探测范围与直线L2的交点为点B、点D，外围探测器和中心探测器竖直投影到直线L2的点分别为点E、点F；准直器直径W，高度L；

由于BC＝BF+EC-EF，EF为两探测器的距离，相对于探测高度忽略不计，

故BC＝BF+EC

其中：

计算AB间距离的方法为：

AB＝AC-BC

其中：

作为优选：所述步骤(12)中，明显波峰的判定标准为：

测量待测区域M的本底值N_b，再根据强度散点图上的点，计算其标准差σ，若每个点的计数值均小于N_b+2σ，则无明显波峰，反之若出现至少一个点大于或等于N_b+2σ，则有明显波峰。

与现有技术相比，本发明的优点在于：结合大晶体探测器和小晶体探测器组，利用大晶体探测器初步确定一个小范围的探测区域，再利用小晶体探测器组搜寻和逼近，最终达到搜寻目的。具有以下明显的好处：

(1)使实际搜寻工作变得简化，减少了搜寻周期，提高了搜寻效率。具有较好的准确性。

(2)搜寻方法和探测装置相结合，弥补了实际搜寻过程中由于搜寻区域过大而造成装置的不准确性。

(3)结构简单，易于安装实现，相对于其它搜寻方法，此系统成本低，易用于实际测量搜寻中去。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为小晶体探测器组的结构示意图；

图3为小晶体探测器结构示意图；

图4为大晶体探测器的探测示意图；

图5为小晶体探测器组的探测示意图。

图中：1、立柱；2、横杆；3、大晶体探测器；4、小晶体探测器组；5、NaI晶体探测器；6、准直器；7、晶体屏蔽铅层；8、中心探测器；9、外围探测器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：参见图1到图5，一种放射源搜寻装置，包括立柱1，所述两侧靠近横杆2顶部处分别设设有一横杆2，两横杆2能在立柱1上水平上下移动，一横杆2下设有一大晶体探测器3，另一横杆2下设有一小晶体探测器组4；

所述大晶体探测器3的探测方向竖直向下；所述小晶体探测器组4包括数个小晶体探测器，所述小晶体探测器包括一NaI晶体探测器5和准直器6，所述准直器6位于NaI晶体探测器5的探测端，二者均为圆柱形，同轴且固定成一整体，所述整体外壁和顶部包覆有晶体屏蔽铅层7；

其中一小晶体探测器为中心探测器8，位于中心且探测方向为竖直向下，其余小晶体探测器为外围探测器9，与中心探测器8位于一个平面且均匀绕其一周，所述外围探测器9下端均向远离中心探测器8的一侧偏转，与竖直面形成θ夹角。

为了更好的说明本实施例，在本实施例中，所述小晶体探测器一共为七个，所述立柱1为能定位的伸缩调节杆，所述外围探测器9与中心探测器8间设有调整θ夹角角度的角度调节器。

该装置中，大晶体探测器3的和小晶体探测器组4的高度可根据实际情况调整，小晶体探测器组4中的θ夹角的角度，也可以调整。

该装置的搜寻方法包括以下步骤：

(1)大晶体探测器3初步确定探测范围：

(11)设待测区域为M，在该区域建立坐标系，沿横坐标在在M区域内随机选取一条直线L1作为测量路线；将直线L1分为数个测量点；

(12)用大晶体探测器3沿测量点依次测量，读取计数率,并根据计数率作强度散点图，拟合出一个带有峰的曲线，若无明显波峰或没有波峰，则重新选择直线L至出现明显波峰；这里，明显波峰的判定标准为：

测量待测区域M的本底值N_b，再根据强度散点图上的点，计算其标准差σ，若每个点的计数值均小于N_b+2σ，则无明显波峰，反之若出现至少一个点大于或等于N_b+2σ，则有明显波峰。

(13)在波峰两侧各选取一个点，过该点各作一条沿Y轴的直线，两直线间的区域形成带状区域A，一般选取的是离波峰最近的两个点；

(14)在带状区域A内，沿纵坐标设置数个测量点，并重复步骤(2)，

(15)在步骤(14)的波峰两侧各选取一个点，过该点各作一条沿X轴的直线，两直线间的区域形成带状区域B，此时，也是选择离波峰最近的两个点；

(2)小晶体探测器组4确定最终位置

(21)调整外围探测器9与中心探测器8的夹角至θ°，使每个外围探测器9均分别与中心探测器8形成一相交的探测区域；预设一阈值，当小晶体探测器计数超过该阈值则判断为异常计数；

(22)在区域A、B重叠范围内，随机选取测量点进行测量，并获取测量点处各小晶体探测器的计数率，直至一个外围探测器9和中心探测器8上出现异常计数，或仅一个外围探测器9上出现异常计数；

若异常计数同时出现在一个外围探测器9和中心探测器8上，以所述两探测器中点做一条直线L2，中心探测器8的探测区域与该直线交点为点B、点D，外围探测器9的探测区域与该直线焦点为点A、点C，且点B、点C位于相交的探测区域上，计算BC间的距离，并沿所述直线移动中心探测器8至点C；

若异常计数只出现在一个外围探测器9上，计算AB间的距离,并沿所述直线移动中心探测器8至点B；

(23)重复步骤(22)至放射源出现在视线范围内，搜寻结束。

其中，步骤(22)中，

计算BC间的距离的方法为：

外围探测器9探测范围与直线L2的交点为点A、点C，中心探测器8探测范围与直线L2的交点为点B、点D，外围探测器9和中心探测器8竖直投影到直线L2的点分别为点E、点F；准直器6直径W，高度L；

由于BC＝BF+EC-EF，EF为两探测器的距离，相对于探测高度忽略不计，

故BC＝BF+EC

其中：

计算AB间距离的方法为：

AB＝AC-BC

其中：

小晶体探测器组4中，外围探测器9与中心探测器8的相交区域，与探测器高度、准直器6尺寸等有具体关系，下表1-表3一些具体尺寸的关系

表1：L为0.06m时，探测区域与相交区域随夹角θ的变化表；

从该表可知，当探测高度和准直器6尺寸确定,θ的改变引起了探测范围的变化,当外围探测器9和中心探测器8的夹角取到50°时,两探测器共同可探测区域仅为7cm。

表2：L为0.05m时，探测区域与相交区域随夹角θ的变化表

表3：L为0.04m时，探测区域与相交区域随夹角θ的变化表

而在实际搜寻中我们希望探测器可探测的区域AC尽量大一些，而两探测器共同探测区域BC尽量减小。

利用本发明进行搜寻，可以在大范围内事先确定小范围，再精确搜寻，每一步搜寻都是有效的，能大大缩短搜寻时间，提高搜寻效率。

Claims (6)

1.一种放射源搜寻装置，其特征在于：包括立柱，所述两侧靠近横杆顶部处分别设设有一横杆，两横杆能在立柱上水平上下移动，一横杆下设有一大晶体探测器，另一横杆下设有一小晶体探测器组；

所述大晶体探测器的探测方向竖直向下；所述小晶体探测器组包括数个小晶体探测器，所述小晶体探测器包括一NaI晶体探测器和准直器，所述准直器位于NaI晶体探测器的探测端，二者均为圆柱形，同轴且固定成一整体，所述整体外壁和顶部包覆有晶体屏蔽铅层；

其中一小晶体探测器为中心探测器，位于中心且探测方向为竖直向下，其余小晶体探测器为外围探测器，与中心探测器位于一个平面且均匀绕其一周，所述外围探测器下端均向远离中心探测器的一侧偏转，与竖直面形成θ夹角。

2.根据权利要求1所述的一种放射源搜寻装置，其特征在于：所述小晶体探测器一共为七个。

3.根据权利要求1所述的一种放射源搜寻装置，其特征在于：所述立柱为能定位的伸缩调节杆，所述外围探测器与中心探测器间设有调整θ夹角角度的角度调节器。

4.根据权利要求1所述的一种放射源搜寻装置的搜寻方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)大晶体探测器初步确定探测范围：

(11)设待测区域为M，在该区域建立坐标系，沿横坐标在在M区域内随机选取一条直线L1作为测量路线；将直线L1分为数个测量点；

(12)用大晶体探测器沿测量点依次测量，读取计数率,并根据计数率作强度散点图，拟合出一个带有峰的曲线，若无明显波峰或没有波峰，则重新选择直线L至出现明显波峰；

(13)在波峰两侧各选取一个点，过该点各作一条沿Y轴的直线，两直线间的区域形成带状区域A；

(14)在带状区域A内，沿纵坐标设置数个测量点，并重复步骤(2)，

(15)在步骤(14)的波峰两侧各选取一个点，过该点各作一条沿X轴的直线，两直线间的区域形成带状区域B；

(2)小晶体探测器组确定最终位置

(21)调整外围探测器与中心探测器的夹角至θ°，使每个外围探测器均分别与中心探测器形成一相交的探测区域；预设一阈值，当小晶体探测器计数超过该阈值则判断为异常计数；

(22)在区域A、B重叠范围内，随机选取测量点进行测量，并获取测量点处各小晶体探测器的计数率，直至一个外围探测器和中心探测器上出现异常计数，或仅一个外围探测器上出现异常计数；

若异常计数同时出现在一个外围探测器和中心探测器上，以所述两探测器中点做一条直线L2，中心探测器的探测区域与该直线交点为点B、点D，外围探测器的探测区域与该直线焦点为点A、点C，且点B、点C位于相交的探测区域上，计算BC间的距离，并沿所述直线移动中心探测器至点C；

若异常计数只出现在一个外围探测器上，计算AB间的距离,并沿所述直线移动中心探测器至点B；

(23)重复步骤(22)至放射源出现在视线范围内，搜寻结束。

5.根据权利要求4所述的一种放射源搜寻装置的搜寻方法，其特征在于：步骤(22)中，

计算BC间的距离的方法为：

外围探测器探测范围与直线L2的交点为点A、点C，中心探测器探测范围与直线L2的交点为点B、点D，外围探测器和中心探测器竖直投影到直线L2的点分别为点E、点F；准直器直径W，高度L；

由于BC＝BF+EC-EF，EF为两探测器的距离，相对于探测高度忽略不计，

故BC＝BF+EC

其中：

$BC=\[\frac{W}{L}+tan(arctan\frac{W}{L}-\mathrm{\θ})\]\·H.$

计算AB间距离的方法为：

AB＝AC-BC

其中：

$\mathrm{AB}=[\tan (\mathrm{\θ}+\arctan \frac{W}{L})-\frac{W}{L}]\·H.$

6.根据权利要求4所述的一种放射源搜寻装置的搜寻方法，其特征在于：所述步骤(12)中，明显波峰的判定标准为：

测量待测区域M的本底值N_b，再根据强度散点图上的点，计算其标准差σ，若每个点的计数值均小于N_b+2σ，则无明显波峰，反之若出现至少一个点大于或等于N_b+2σ，则有明显波峰。