CN108445527B - 一种射线源位置坐标的获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种射线源位置坐标的获取方法，所述获取方法包括：于待测环境中设置至少两个不同位置的探测点，并通过放置于所述探测点上的探测器对所述待测环境中存在的射线源进行测试，以获取同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向角度分布图；以及对同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向角度分布图进行融合处理，以获取所述射线源的位置坐标。通过本发明提供的射线源位置坐标的获取方法，解决了现有技术中仅利用探测器无法获取待测环境中射线源的位置信息及当多个射线源沿同一径向入射至探测器时，探测器无法对多个射线源进行区分的问题。
Description
技术领域
本发明涉及核辐射探测及核技术应用领域，特别是涉及一种射线源位置坐标的获取方法。
背景技术
随着反恐形势的日趋严峻，除了常规的危险人员及物品的安防、安保、安检外，放射性核材料的走私和脏弹恐怖袭击越来越受到重视。同时为了低碳环保的能源获取，核电站的建设也加快了步伐，尤其是在中国，核电站正以前所未有的速度建设。核设施的安全使用，离不开放射性物质的全方位及全流程的细致监测，从矿石的开采、提炼、再到核材料的使用、及核废物的后处理，都需要详细地测试监管和评估；因而放射性核素搜寻探测及识别技术，被广泛应用于环境监测，核电站运营全流程监管，其它核设施的监测，核事故应急测试，核反恐中放射性核素走私或脏弹袭击的安保安防等领域。
应用三维位置灵敏的探测器，可以获得被测环境中射线源的空间径向分布，即以探测器为中心，整个球面沿着任意径向入射到探测器的光子，都能被精确定向，从而给出整个空间环境中射线源的径向分布图；但是通过探测器只能给出射线源存在的方向，而射线源到探测器的距离信息是无法给出的。此时需要额外的一种距离定位装置，如激光定位装置，来测量射线源与探测器之间的距离，以此得到待测环境中射线源的位置坐标。
通过上述方法虽然能够对待测环境中的射线源进行定位，但当两个或以上射线源沿同一径向进入探测器时，即空间径向分布图中以探测器为中心的多个射线源的径向角度发生重叠时，通过上述方法是无法区分这种重叠的。
鉴于此，有必要设计一种新的射线源位置坐标的获取方法用以解决上述技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种射线源位置坐标的获取方法，用于解决现有技术中仅利用探测器无法获取待测环境中射线源的位置信息及当多个射线源沿同一径向入射至探测器时，探测器无法对多个射线源进行区分的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种射线源位置坐标的获取方法，所述获取方法包括：
于待测环境中设置至少两个不同位置的探测点，并通过放置于所述探测点上的探测器对所述待测环境中存在的射线源进行测试，以获取同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向角度分布图；以及
对同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向角度分布图进行融合处理，以获取所述射线源的位置坐标。
优选地，所述融合处理包括：对多张空间径向角度分布图中同一射线源的径向角度进行相交处理，以获取交点，并根据交点确定所述射线源的位置坐标。
优选地，所述获取方法还包括：对所述射线源进行测试时，增加角度分辨率校正的步骤。
优选地，所述角度分辨率校正方法包括：
根据所述探测器的特性参数，获取角度分辨率；以及
通过不同位置的探测器对待测环境中的射线源进行测试，获取同一射线源以不同位置探测器为中心的径向角度；
根据所述角度分辨率，对获取的径向角度进行角度校正，以获取同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向锥面分布图。
优选地，对多张所述空间径向锥面分布图进行融合处理的方法包括：对多张空间径向锥面分布图中同一射线源的径向锥面进行相交处理，以获取多个交点，并根据多个交点确定所述射线源所在区域的位置坐标。
优选地，所述角度分辨率的范围包括1度～30度。
优选地，所述探测点的数量大于等于3时，多个所述探测点构成一多边形。
优选地，所述探测点之间的距离不小于所述探测器的宽度。
优选地，所述探测器的数量为1个或多个。
优选地，所述探测器包括：NaI伽马谱仪、CsI伽马谱仪、LaBr3伽马谱仪、LaCl3伽马谱仪、高纯锗伽马谱仪、CdZnTe半导体伽马谱仪、CdTe半导体伽马谱仪、HgI半导体伽马谱仪、TlBr半导体伽马谱仪或康普顿相机。
如上所述，本发明的一种射线源位置坐标的获取方法，具有以下有益效果：通过本发明所述射线源位置坐标的获取方法，实现了仅通过探测器即可实现待测环境中射线源的位置坐标，而无需额外的距离定位装置，大大简化了探测系统的结构。而且还解决了径向角度上重叠的射线源探测问题，大大提高了探测的准确性。
附图说明
图1显示为本发明所述方法的流程图。
图2显示为本发明实施例一的示意图。
图3显示为本发明实施例二的示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种射线源位置坐标的获取方法，所述获取方法包括：
于待测环境中设置至少两个不同位置的探测点，并通过放置于所述探测点上的探测器对所述待测环境中存在的射线源进行测试，以获取同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向角度分布图；以及
对同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向角度分布图进行融合处理，以获取所述射线源的位置坐标。
需要说明的是，所述待测环境中射线源的数量不限，若所述待测环境中射线源的数量为多个时，同一空间径向角度分布图中则包括以一探测器为中心的多个射线源的径向角度。所述位置坐标包括三维坐标，其通常以所述探测器的位置为参考点，也可以待测环境中的某一点或某一标志物为参考点。
作为示例，当所述探测点的数量大于等于3时，多个所述探测点构成一多边形，以确保多个所述探测点不在同一直线上，从而增加所述射线源位置坐标的定位精度。
作为示例，所述探测点之间的距离不小于所述探测器的宽度，以增加所述射线源位置坐标的定位精度。
作为示例，所述探测器的数量为1个或多个；当所述探测器的数量为1个时，通过将所述探测器先后放置于不同的所述探测点，以对所述待测环境进行测试；当所述探测器的数量为多个时，通过将多个所述探测器分别放置于不同的所述探测点，并依次通过不同探测点的探测器对所述待测环境进行测试。
需要说明的是，通过所述探测器对所述待测环境进行测试时，不仅能够获取所述待测环境中射线源的空间径向角度分布图，而且还能获取所述射线源的特征信息；其中，所述特征信息包括所述射线源的种类、形状、面积、剂量、能量、各能量峰的能量分辨率、能谱图、测试时间、计数或计数率中的一种或多种。
进一步需要说明的是，当所述射线源的强度较低时，通过不同探测点对所述射线源进行测试时，可将获取的所述射线源的多个能谱图进行峰位归一、叠加处理，以得到最终的能谱图。
作为示例，所述探测器包括：NaI伽马谱仪、CsI伽马谱仪、LaBr3伽马谱仪、LaCl3伽马谱仪、高纯锗伽马谱仪、CdZnTe半导体伽马谱仪、CdTe半导体伽马谱仪、HgI半导体伽马谱仪、TlBr半导体伽马谱仪或康普顿相机。
具体的，所述探测器包括探测头，及与所述探测头连接的处理单元，所述探测头包括探测晶体，位于所述探测晶体上表面的阳极，及位于所述探测晶体下表面的阴极；其中，所述阳极为金属层像素阵列，所述阴极为平面金属层。优选地，所述探测晶体的形状包括但不限于柱形结构、矩形结构、扇形结构、梯形结构、球形结构或锥台结构等；所述金属层像素阵列中各像素点的形状包括但不限于圆形或多边形等；进一步优选地，所述金属层像素阵列中各像素点的形状为正方形，所述正方形的边长为10um～9mm。
作为示例，所述融合处理包括：对多张空间径向角度分布图中同一射线源的径向角度进行相交处理，以获取交点，并根据交点确定所述射线源的位置坐标；即同一射线源关于不同位置探测器的多个径向角度的交点坐标，即为该射线源的位置坐标。
作为示例，所述获取方法还包括：对所述射线源进行测试时，增加角度分辨率校正的步骤，以提高精度。
作为示例，所述角度分辨率校正方法包括：
根据所述探测器的特性参数，获取所述射线源的角度分辨率；以及
通过不同位置的探测器对待测环境中的射线源进行测试，获取同一射线源以不同位置探测器为中心的径向角度；
根据所述角度分辨率，对获取的径向角度进行角度校正，以获取同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向锥面分布图。
具体的，所述特性参数包括探测器的厚度、探测器的电压、探测器的能量分辨率、探测器的噪声水平及探测器的像素大小。由于所述角度分辨率与探测器的厚度、探测器的电压、探测器的能量分辨率、探测器的噪声水平及探测器的像素大小相关，即探测器的厚度与所述角度分辨率呈反比，探测器的电压与所述角度分辨率呈反比，探测器的能量分辨率与所述角度分辨率呈正比，探测器的噪声水平与所述角度分辨率呈正比，探测器的像素大小与所述角度分辨率呈正比；故在综合考虑探测器的厚度、探测器的电压、探测器的能量分辨率、探测器的噪声水平及探测器的像素大小，以确定所述射线源的角度分辨率。优选地，所述角度分辨率的范围为1度至30度。
具体的，通过在获取的径向角度上增加所述角度分辨率，即可对以不同位置探测器为中心的同一射线源的径向角度进行角度校正，进而获取多种空间径向锥面分布图。
具体的，对多张所述空间径向锥面分布图进行融合处理的方法包括：对多张空间径向锥面分布图中同一射线源的径向锥面进行相交处理，以获取多个交点，并根据多个交点确定所述射线源所在区域的位置坐标。
实施例一
如图2所示，本实施例中所述待测环境中包括4个射线源(如图2中的圆形结构)，3个探测点(如图2中的矩形结构)；采用探测器对本实施例所述射线源的位置坐标进行测试时，其具体方法如下：
S1：将探测器放置于第一探测点处，并通过探测器对所述待测环境中的射线源进行测试，得到第一空间径向角度分布图，其中，所述第一空间径向角度分布图以第一探测点为中心，并同时包括四个射线源的径向角度；
S2：将探测器放置于第二探测点处，并通过探测器对所述待测环境中的射线源进行测试，得到第二空间径向角度分布图，其中，所述第二空间径向角度分布图以第二探测点为中心，并同时包括四个射线源的径向角度；
S3：将探测器放置于第三探测点处，并通过探测器对所述待测环境中的射线源进行测试，得到第三空间径向角度分布图，其中，所述第三空间径向角度分布图以第三探测点为中心，并同时包括四个射线源的径向角度；
S4：将第一空间径向角度分布图、第二空间径向角度分布图和第三空间径向角度分布图进行融合处理，以分别获取四个射线源的位置坐标。
需要说明的是，当所述探测器在第一探测点对4个射线源进行测试时，有2个射线源的径向角度是重叠的，但当所述探测器在第二探测点及第三探测点对4个射线源进行测试时，4个射线源的径向角度则不再发生重叠。
作为示例，所述探测点之间的距离不小于所述探测器的宽度，以增加所述射线源位置坐标的定位精度。
优选地，如图2所示，在本实施例中，所述探测点的数量为3个，且3个所述探测点构成一三角形，以确保3个所述探测点不在同一直线上，从而增加所述射线源位置坐标的定位精度。
优选地，在本实施例中，所述探测器的数量为1个；通过将所述探测器先后放置于不同的所述探测点，以对所述待测环境进行测试。
需要说明的是，通过所述探测器对所述待测环境进行测试时，不仅能够获取所述待测环境中射线源的空间径向角度分布图，而且还能获取所述射线源的特征信息；其中，所述特征信息包括所述射线源的种类、形状、面积、剂量、能量、各能量峰的能量分辨率、能谱图、测试时间、计数或计数率中的一种或多种。
进一步需要说明的是，当所述射线源的强度较低时，通过不同探测点对所述射线源进行测试时，可将获取的所述射线源的多个能谱图进行峰位归一、叠加处理，以得到最终的能谱图。
作为示例，所述探测器包括：NaI伽马谱仪、CsI伽马谱仪、LaBr3伽马谱仪、LaCl3伽马谱仪、高纯锗伽马谱仪、CdZnTe半导体伽马谱仪、CdTe半导体伽马谱仪、HgI半导体伽马谱仪、TlBr半导体伽马谱仪或康普顿相机。
具体的，所述探测器包括探测头，及与所述探测头连接的处理单元，所述探测头包括探测晶体，位于所述探测晶体上表面的阳极，及位于所述探测晶体下表面的阴极；其中，所述阳极为金属层像素阵列，所述阴极为平面金属层。优选地，所述探测晶体的形状包括但不限于柱形结构、矩形结构、扇形结构、梯形结构、球形结构或锥台结构等；所述金属层像素阵列中各像素点的形状包括但不限于圆形或多边形等；进一步优选地，所述金属层像素阵列中各像素点的形状为正方形，所述正方形的边长为10um～9mm。
作为示例，所述融合处理包括：对3张空间径向角度分布图中同一射线源的径向角度进行相交处理，以获取交点，并根据交点确定所述射线源的位置坐标；即3个探测器对同一射线源的径向角度相交的交点即为射线源的位置坐标。
实施例二
如图3所示，本实施例中所述待测环境中包括4个射线源(如图3中的圆形结构)，3个探测点(如图3中的矩形结构)；采用探测器对本实施例所述射线源的位置坐标进行测试时，其具体方法如下：
S1：根据探测器的特性参数，获取角度分辨率；
S2：将探测器放置于第一探测点处，并通过探测器对所述待测环境中的射线源进行测试，获取4个射线源以第一探测点为中心的多个径向角度，并根据角度分辨率，对获取的多个径向角度进行角度校正，以获取4个射线源以第一探测点为中心的第一空间径向锥面分布图；
S3：将探测器放置于第二探测点处，并通过探测器对所述待测环境中的射线源进行测试，获取4个射线源以第二探测点为中心的多个径向角度，并根据角度分辨率，对获取的多个径向角度进行角度校正，以获取4个射线源以第二探测点为中心的第二空间径向锥面分布图；
S4：将探测器放置于第三探测点处，并通过探测器对所述待测环境中的射线源进行测试，获取4个射线源以第三探测点为中心的多个径向角度，并根据角度分辨率，对获取的多个径向角度进行角度校正，以获取4个射线源以第三探测点为中心的第三空间径向锥面分布图；
S5：将第一空间径向锥面分布图、第二空间径向锥面分布图和第三空间径向锥面分布图进行融合处理，以分别获取四个射线源的位置坐标。
需要说明的是，当所述探测器在第一探测点对4个射线源进行测试时，有2个射线源的径向锥面是重叠的，但当所述探测器在第二探测点及第三探测点对4个射线源进行测试时，4个射线源的径向锥面则不再发生重叠。
作为示例，所述探测点之间的距离不小于所述探测器的宽度，以增加所述射线源位置坐标的定位精度。
优选地，如图3所示，在本实施例中，所述探测点的数量为3个，且3个所述探测点构成一三角形，以确保3个所述探测点不在同一直线上，从而增加所述射线源位置坐标的定位精度。
优选地，在本实施例中，所述探测器的数量为1个；通过将所述探测器先后放置于不同的所述探测点，以对所述待测环境进行测试。
需要说明的是，通过所述探测器对所述待测环境进行测试时，不仅能够获取所述待测环境中射线源的空间径向锥面分布图，而且还能获取所述射线源的特征信息；其中，所述特征信息包括所述射线源的种类、形状、面积、剂量、能量、各能量峰的能量分辨率、能谱图、测试时间、计数或计数率中的一种或多种。
进一步需要说明的是，当所述射线源的强度较低时，通过不同探测点对所述射线源进行测试时，可将获取的所述射线源的多个能谱图进行峰位归一、叠加处理，以得到最终的能谱图。
作为示例，所述探测器包括：NaI伽马谱仪、CsI伽马谱仪、LaBr3伽马谱仪、LaCl3伽马谱仪、高纯锗伽马谱仪、CdZnTe半导体伽马谱仪、CdTe半导体伽马谱仪、HgI半导体伽马谱仪、TlBr半导体伽马谱仪或康普顿相机。
具体的，所述探测器包括探测头，及与所述探测头连接的处理单元，所述探测头包括探测晶体，位于所述探测晶体上表面的阳极，及位于所述探测晶体下表面的阴极；其中，所述阳极为金属层像素阵列，所述阴极为平面金属层。优选地，所述探测晶体的形状包括但不限于柱形结构、矩形结构、扇形结构、梯形结构、球形结构或锥台结构等；所述金属层像素阵列中各像素点的形状包括但不限于圆形或多边形等；进一步优选地，所述金属层像素阵列中各像素点的形状为正方形，所述正方形的边长为10um～9mm。
作为示例，所述特性参数包括探测器的厚度、探测器的电压、探测器的能量分辨率、探测器的噪声水平及探测器的像素大小。由于所述角度分辨率与探测器的厚度、探测器的电压、探测器的能量分辨率、探测器的噪声水平及探测器的像素大小相关，即探测器的厚度与所述角度分辨率呈反比，探测器的电压与所述角度分辨率呈反比，探测器的能量分辨率与所述角度分辨率呈正比，探测器的噪声水平与所述角度分辨率呈正比，探测器的像素大小与所述角度分辨率呈正比；故在综合考虑探测器的厚度、探测器的电压、探测器的能量分辨率、探测器的噪声水平及探测器的像素大小，以确定所述射线源的角度分辨率。优选地，所述角度分辨率的范围为1度至30度。
作为示例，通过在获取的径向角度上增加所述角度分辨率，即可对以不同位置探测器为中心的同一射线源的径向角度进行角度校正，进而获取多种空间径向锥面分布图。
作为示例，对多张所述空间径向锥面分布图进行融合处理的方法包括：对多张空间径向锥面分布图中同一射线源的径向锥面进行相交处理，以获取多个交点，并根据多个交点确定所述射线源所在区域的位置坐标。
综上所述，本发明的一种射线源位置坐标的获取方法，具有以下有益效果：通过本发明所述射线源位置坐标的获取方法，实现了仅通过探测器即可实现待测环境中射线源的位置坐标，而无需额外的距离定位装置，大大简化了探测系统的结构。而且还解决了径向角度上重叠的射线源探测问题，大大提高了探测的准确性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种射线源位置坐标的获取方法，其特征在于，所述获取方法包括：
于待测环境中设置至少两个不同位置的探测点，并通过放置于所述探测点上的探测器对所述待测环境中存在的射线源进行测试，同时增加角度分辨率校正的步骤，以获取同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向锥面分布图；具体为：根据所述探测器的特性参数，获取角度分辨率；通过不同位置的探测器对待测环境中的射线源进行测试，获取同一射线源以不同位置探测器为中心的径向角度；根据所述角度分辨率，对获取的径向角度进行角度校正，以获取同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向锥面分布图；以及
对同一射线源以不同位置探测器为中心的多张空间径向锥面分布图进行融合处理，以获取所述射线源的位置坐标；具体为：对多张空间径向锥面分布图中同一射线源的径向锥面进行相交处理，以获取多个交点，并根据多个交点确定所述射线源所在区域的位置坐标；
其中，所述探测器的数量为1个。
2.根据权利要求1所述的射线源位置坐标的获取方法，其特征在于，所述角度分辨率的范围包括1度～30度。
3.根据权利要求1所述的射线源位置坐标的获取方法，其特征在于，所述探测点的数量大于等于3时，多个所述探测点构成一多边形。
4.根据权利要求1所述的射线源位置坐标的获取方法，其特征在于，所述探测点之间的距离不小于所述探测器的宽度。
5.根据权利要求1所述的射线源位置坐标的获取方法，其特征在于，所述探测器包括：NaI伽马谱仪、CsI伽马谱仪、LaBr3伽马谱仪、LaCl3伽马谱仪、高纯锗伽马谱仪、CdZnTe半导体伽马谱仪、CdTe半导体伽马谱仪、HgI半导体伽马谱仪、TlBr半导体伽马谱仪或康普顿相机。
Priority Applications (1)
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