CN106908827A - 一种核辐射探测灵敏度放大器 - Google Patents

Abstract

一种可用在CCD/CMOS摄像头的核辐射探测灵敏度放大器，属于核辐射探测技术领域。放大器包括：高密度放大器主体、遮光盖、固定夹、防光密封垫圈。高密度放大器主体用于使本来入射到CCD/CMOS传感器周围无法探测到的射线与高密度放大器主体发生物理作用，产生散射粒子和次级粒子，并使上述散射的粒子和次级粒子有一定概率入射到CCD/CMOS传感器上；遮光盖和防光密封垫圈分别位于高密度放大器主体的上开口处和底部，用于阻挡可见光进入摄像头；可拆卸式的固定夹用来将核辐射探测灵敏度放大器固定在摄像头位置，亦可拆掉固定夹，将核辐射探测灵敏度放大器粘在镜头处使用。本发明放大器构造简单，成本低廉，使用便捷，重复性好，能长期稳定工作；核辐射探测灵敏度放大器配合理想的辐射提取算法,能有效提高摄像头对核辐射探测的效率及精度，减少辐射源长期暴露所带来的危害。

Description

一种核辐射探测灵敏度放大器

技术领域

本发明属于核辐射探测技术领域，具体涉及一种核辐射探测灵敏度放大器。

背景技术

自人类发现了放射性物质以来，就一直致力于将射线应用在工业、农业、医学、资源、环境、军事等各个方面，如无损探伤、放射治疗、辐射处理，在改善人类生活方面发挥了重要的作用。然而由于监管不严格或相关操作失误等问题，放射源丢失、辐射暴露事件也时有发生，威胁着公众安全。就放射源本身而言，由于能量高，可以造成电离辐射，引起细胞的病变或破坏细胞组织，从而对人体造成伤害。因此，放射源的合理保存非常重要。当放射源发生丢失、泄露或被盗事件时，需要对放射源进行寻找、定位和相应处理。

现有技术中，可以通过遮光状态的CCD/CMOS图像传感器作为一种有效的辐射探测器，进行辐射信息的获取，引导寻源过程。不同设备内的CCD/CMOS图像传感器大小不一，核辐射粒子在不同传感器上产生作用的效果也不尽相同，使得此类传感器探测灵敏度低，甚至在低辐射环境下无法对辐射粒子进行探测。

在另一方面，单独的CCD/CMOS图像传感器作为辐射探测器时，能判别环境中核辐射存在情况，无法对放射源进行有效的方向定位，限制了CCD/CMOS图像传感器在核辐射探测方面的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是普通监控摄像头在辐射探测时，灵敏度低甚至无法探测的问题，提出了一种提高监控摄像头探测辐射源灵敏度的新器件，降低辐射信息的探测成本，同时可以实现对辐射源快速定位，减少寻源过程中对寻源工作人员身体的伤害。

根据本发明的一个方面，提供了一种提高监控摄像头探测辐射源灵敏度的新器件，所述系统包括：高密度放大器主体、遮光盖、固定夹、防光密封垫圈；其中，

所述核辐射探测灵敏度放大器可在装有CCD/CMOS图像传感器的电子设备上使用，也可为其设计的专用CCD/CMOS传感电路；

所述高密度放大器主体用于防止入射的X/γ射线的直接透射，使本来入射到CCD/CMOS传感器周围无法探测到的射线与高密度放大器主体发生物理作用，产生散射粒子和次级粒子，并使上述散射的粒子和次级粒子有一定概率入射到CCD/CMOS传感器上；

上述方案中，所述高密度放大器主体材质为钨、铅、铁、钢、铝、锗中的一种。

上述方案中，所述高密度放大器主体为有预定厚度的圆环或圆锥形结构。

上述方案中，所述高密度放大器主体上开口处大于下开口处，且均大于CCD/CMOS传感器的大小，高密度放大器主体内侧为散射面；

所述高密度放大器主体可与本设计中的其他配件组成核辐射探测灵敏度放大器使用，亦可单独装在摄像头内部的图像传感器周围,作为摄像头的功能配件单独使用；

所述遮光盖位于高密度放大器主体的上开口处，用于阻挡可见光在高密度放大器主体的上开口处进入摄像头,目的是将摄像头置于遮光环境中。

上述方案中，所述遮光盖为可拆卸形式，配合不同的辐射探测算法，使摄像头在遮光与非遮光情况下均能发挥辐射探测作用；

所述防光密封垫圈位于高密度放大器主体底部，略大于CCD/CMOS感光部分，用于防止核辐射探测灵敏度放大器与摄像头接触缝隙中进入可见光,使遮光盖、高密度放大器主体、防光密封垫圈和摄像头构成一个封闭遮光的系统。

所述可拆卸的固定夹为塑料或金属材质，用来将核辐射探测灵敏度放大器固定在摄像头位置，对于大型设备，可拆掉固定夹，将核辐射探测灵敏度放大器粘在镜头处使用。

所述核辐射探测灵敏度放大器配合手机、电脑、平板电脑等终端内的辐射检测算法，处理装备了核辐射探测灵敏度放大器的设备采集到的数据，得到辐射信息,并根据不同方向辐射信息的差别给出辐射源的方向。

由以上技术方案可以看出，本发明的优点有:

(1)成本低廉，重复性好，使用方便，能长期稳定工作，易于推广。

(2)有效提高辐射检测的灵敏度，提高检测速度,减少辐射源长期暴露所带来的危害。

(3)可根据不同方向的辐射强度信息对辐射方向进行确定，实现单传感器寻源，避免盲目搜索。

附图说明:

图1是本发明的核辐射探测灵敏度放大器结构示意图；

附图标记说明：

1-高密度放大器主体；2-遮光盖；3-固定夹；4-防光密封垫圈；5-监控摄像头。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，对本发明技术问题、技术方案和优点进行阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例，可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

本发明公开了一种核辐射探测灵敏度放大器，所述核辐射探测灵敏度放大器包括：所述高密度放大器主体用于防止入射的X/γ射线的直接透射，使本来入射到CCD/CMOS传感器周围无法探测到的射线与高密度放大器主体发生物理作用，产生散射粒子和次级粒子，并使上述散射的粒子和次级粒子有一定概率入射到CCD/CMOS传感器上；遮光盖和防光密封垫圈分别位于高密度放大器主体的上开口处和底部，用于阻挡可见光进入摄像头；可拆卸的固定夹用来将核辐射探测灵敏度放大器固定在摄像头位置，对于大型设备，可拆掉固定夹，将核辐射探测灵敏度放大器粘在镜头处使用。核辐射探测灵敏度放大器需要配合辐射检测算法来提取辐射信息,给出放射源的方向,指引寻源过程。

下面通过具体的实施例结合附图对本发明做进一步详细说明。

本实施例提供了一种核辐射探测灵敏度放大器。图1为本实施例所述核辐射探测灵敏度放大器结构示意图。如图1所示，本实施例的核辐射探测灵敏度放大器包括：高密度放大器主体1，还可以包括：遮光盖2、防光密封垫圈3、固定夹4、监控摄像头5。

其中，所述高密度放大器主体1，用于防止入射的X/γ射线的直接透射，使本来入射到CCD/CMOS传感器周围无法探测到的射线与高密度放大器主体发生物理作用，产生散射粒子和次级粒子。所述高密度放大器主体上开口处大于下开口处，且均大于CCD/CMOS传感器的大小，主体内侧为散射面,使康普顿作用产生的散射粒子和次级粒子有一定概率入射到CCD/CMOS传感器上。图1示出了圆环形的辐射放大器主体，实际应用中的高密度放大器主体可以是需要的任何形状。需要说明的是，这里仅仅是示例性的，为了便于描述本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

所述高密度放大器主体材质为钨、铅、铁、钢、铝、锗中的一种。优选的，所述主体材质为铅。高密度放大器主体可单独装在摄像头内部,作为摄像头的功能配件单独使用；

所述遮光盖位于高密度放大器主体的上开口处，用于阻挡可见光在高密度放大器主体的上开口处进入摄像头,目的是将摄像头置于遮光环境中。遮光盖可拆卸，当不加装遮光盖时，摄像头可进行正常拍摄。图1示出了圆形的遮光盖，实际应用中的遮光盖可以是配合高密度放大器主体形成半封闭结构的任何形状。

所述防光密封垫圈位于高密度放大器主体底部，嵌在高密度放大器主体底部凹槽中，略大于CCD/CMOS图像传感器的感光部分，用于防止可见光从核辐射探测灵敏度放大器与摄像头的接触缝隙中进入,使遮光盖、高密度放大器主体、防光密封垫圈与摄像头组成一个封闭遮光的系统。

所述可拆卸的固定夹为塑料或金属材质，用来将核辐射探测灵敏度放大器固定在摄像头位置，对于大型设备，可拆掉固定夹，将核辐射探测灵敏度放大器粘在镜头处使用。图1示出了固定夹的结构，实际应用中的固定夹可以是可将高密度放大器主体与其他设备固定的任何形状。需要说明的是，这里仅仅是示例性的，为了便于描述本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

所述核辐射探测灵敏度放大器可配合装有CCD/CMOS图像传感器的电子设备使用，或需为其设计的专用CCD/CMOS传感电路。摄像头配合核辐射探测灵敏度放大器使用，通过带有计算功能的终端及辐射提取算法，处理CCD/CMOS图像传感器采集到的数据，得到环境中的辐射信息。

所述的辐射提取算法，其特征在于，所述辐射提取算法可自动分析遮光盖的使用情况，根据图像差分及机器学习等相关算法，处理装备核辐射探测灵敏度放大器的设备采集到的数据，得到辐射信息,并根据不同方向辐射信息的差别给出辐射源的方向，根据所述位置方向角，通过人、车、船、潜航器或无人机，寻找放射源。

本实施例所述的核辐射探测灵敏度放大器，成本低廉，使用便捷，重复性好，有效提高辐射探测的灵敏度与精确度，能长期稳定工作，易于推广；对放射源方位进行确定，避免盲目搜索，提高了辐射源搜寻的效率，减少辐射源长期暴露所带来的危害。

本实施例中的摄像头，也可以通过以下方式进行替换：

第一种替换方式：手机、平板电脑等手持设备；则可利用手持设备本身的计算功能，处理摄像头所采集信息，计算并显示辐射信息及放射源方位信息，引导寻找放射源。

第二种替换方式：自主研发的CCD/CMOS图像采集电路；则需要使用电路本身的计算功能或外接计算模块对传感器信号进行处理，得出辐射信息及放射源方位信息，引导寻找放射源。

第三种替换方式：无人机、机器人等可自主移动设备；由于该种设备自身拥有计算和行动能力，可以处理图像采集模块采集到的信息，得出辐射信息及放射源方位信息，并自主控制前进方向，寻找放射源。

本实施例所述的放射源定位方法，通过高密度放大器主体、遮光盖、固定夹、防光密封垫圈等结构组成的核辐射探测灵敏度放大器，提高辐射探测的灵敏度，降低了核辐射源探测器的成本，提高了辐射源搜寻的效率，同时降低了辐射源长期暴露所带来的危害。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体结构、特征、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中一合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种核辐射探测灵敏度放大器，其特征在于，所述核辐射探测灵敏度放大器包括：高密度放大器主体、遮光盖、固定夹、防光密封垫圈；其中，

所述高密度放大器主体用于防止入射的X/γ射线的直接透射，使本来入射到CCD/CMOS传感器周围无法探测到的射线与高密度放大器主体发生物理作用，产生散射粒子和次级粒子，并使上述散射的粒子和次级粒子有一定概率入射到CCD/CMOS传感器上；

所述高密度放大器主体能与本设计中的其他配件组成核辐射探测灵敏度放大器使用，亦能单独装在摄像头内部的图像传感器周围,作为摄像头的功能配件单独使用。

2.根据权利要求1核辐射探测灵敏度放大器，其特征在于，所述的物理作用包括:康普顿散射、瑞利散射、光电效应和电子对效应；所述的次级粒子包括特征X射线、电子对效应产生的511keV射线。

3.根据权利要求1所述的核辐射探测灵敏度放大器，其特征在于，所述高密度放大器主体为有特定厚度的圆环或圆锥结构，材质为钨、铅、铁、钢、铝、锗中的一种；

所述高密度放大器主体上开口处大于下开口处，且均大于CCD/CMOS传感器的大小。

4.根据权利要求1所述的核辐射探测灵敏度放大器，其特征在于，所述遮光盖位于高密度放大器主体的上开口处，用于阻挡可见光在高密度放大器主体的上开口处进入摄像头,目的是将摄像头置于遮光环境中；

所述遮光盖为可拆卸式，配合不同的辐射探测算法，使摄像头在遮光与非遮光情况下均能发挥辐射探测的作用。

5.根据权利要求1所述的核辐射探测灵敏度放大器，其特征在于，所述可拆卸的固定夹为塑料或金属材质，用来将核辐射探测灵敏度放大器固定在摄像头位置；对于大型设备，可拆掉固定夹，将核辐射探测灵敏度放大器粘在镜头处使用。

6.根据权利要求1所述的核辐射探测灵敏度放大器，其特征在于，所述防光密封垫圈位于高密度放大器主体底部，用于防止核辐射探测灵敏度放大器与摄像头的接触缝隙中进入可见光,使遮光盖、高密度放大器主体、防光密封垫圈和摄像头组成一个封闭遮光的系统。

7.根据权利要求1所述的核辐射探测灵敏度放大器，其特征在于，所述核辐射探测灵敏度放大器能配合装有CCD/CMOS图像传感器的电子设备使用，或设计专用CCD/CMOS传感电路。

8.根据权利要求1所述的核辐射探测灵敏度放大器，其特征在于，配合在手机、电脑、平板电脑终端或自制设备中的辐射提取算法，处理装备辐射放大器的设备采集到的数据，得到辐射信息,并根据不同方向时辐射信息的差别确定辐射源的方向。

9.根据权利要求8所述的核辐射探测灵敏度放大器，其特征在于，所述的辐射提取算法能根据所述辐射源方向，通过人、车、船、潜航器或无人机，寻找放射源。