CN111580146A - 放射性活度测量装置以及测量方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提出一种放射性活度测量装置，其包括：储样部，提供样品存储空间；探测部，对待测样品进行活度测量；换样部，设置于所述储样部上方，执行将所述待测样品移动至所述探测部，以及将测量完成的样品移动至所述储样部；以及控制部，与所述储样部、所述换样部以及所述探测部电连接，控制换样和测量；其中，所述换样部包括第一移动件，用于带动样品可移动地往返于所述探测部与所述储样部之间；所述探测部设置第二移动件，用于将所述待测样品移动至测量位置。根据本公开实施例的测量装置，克服了现有技术采用人工换样的不足；同时对测量位置进行调节，能够提供优化的测量时间和测量精度。

Description

放射性活度测量装置以及测量方法

技术领域

本公开涉及放射性核素检测技术领域，具体涉及一种放射性活度测量装置以及测量方法。

背景技术

伽玛能谱仪是一种检测伽玛射线的仪器，通过检测分析伽玛能谱来测定样品中所含的放射性核素及其含量，例如，采用高纯锗谱仪对探测片某个核素发出的固定能量峰的γ射线能量进行计数，确定核素的含量。目前，用于上述检测的流程普遍采用人工换样，即测量时先将铅室侧门打开，然后将样品盒放入铅室的待测位置后关闭侧门，然后启动谱仪进行测量，当前样品测量结束后，再换下一个样品，如此反复操作直至所有样品测量完毕。

然而，通常在一次实验中会进行大量探测片的检测，并且每个探测片测量的时间不同，如此进行人工换样，不仅时间成本高、工作效果低，还使工作人员受辐照剂量增加，有害其健康；另外，人工换样具有一定操作误差，会影响测量精度。

基于上述存在的问题，有必要对检测流程或者用于检测的装置进行优化，以提供高效、安全的检测方法。

发明内容

本公开实施例提供了一种放射性活度测量装置以及测量方法，解决相关技术中存在的采用人工换样效率低、不安全、测量不准确的问题。

根据本公开的一个方面，提供了一种放射性活度测量装置，包括：储样部，提供样品存储空间；探测部，对待测样品进行活度测量；换样部，设置于所述储样部上方，执行将所述待测样品移动至所述探测部，以及将测量完成的样品移动至所述储样部；以及控制部，与所述储样部、所述换样部以及所述探测部电连接，控制换样和测量；其中，所述换样部包括第一移动件，用于带动样品可移动地往返于所述探测部与所述储样部之间；所述探测部设置第二移动件，用于将所述待测样品移动至测量位置。

根据本公开实施例，所述第一移动件包括：第一移动部、第二移动部以及第三移动部；所述第一移动部、所述第二移动部以及所述第三移动部三者的延伸方向两两呈预定角度；所述第一移动部设置抓取部，用于抓取样品；所述抓取部沿所述第一移动部、第二移动部以及第三移动部延伸方向移动。

根据本公开实施例，所述探测部包括：铅室和探测器；所述探测器设置在所述铅室内；所述第二移动件设置在所述铅室内，并且位于所述探测器上方。

根据本公开实施例，所述第二移动件沿所述铅室的轴向延伸，其设置座体，所述座体用于容纳待测样品并带动所述待测样品移动。

根据本公开实施例，所述铅室顶部设有开口，用于所述抓取部带动所述样品进出所述铅室。

根据本公开实施例，所述探测器为高纯锗探测器；所述探测部还设置液氮冷却装置，用于为所述探测器提供工作温度。

根据本公开实施例，所述控制部包括：PLC控制器和处理单元；所述处理单元用于设置并发送参数；所述控制器根据所述参数控制所述换样部以及所述探测部工作。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种放射性活度测量方法，所述测量方法包括：将待测样品移动至探测部；将所述待测样品继续移动至第一位置；判断所述第一位置是否为测量位置；若所述第一位置是测量位置，在所述测量位置，对所述待测样品进行测量；若所述第一位置不是测量位置，将所述待测样品继续移动至下一位置，并判断所述下一位置是否为测量位置，直至将所述待测样品移动至测量位置；将测量完成的样品移动至储样部，并控制下一个待测样品移动并完成测量。

根据本公开实施例，所述测量方法还包括：预先设置测量参数；所述参数包括：样品位置参数，使所述换样部根据所述样品位置参数依次抓取样品；判断参数，根据所述判断参数确定所述待测样品的测量位置。

根据本公开实施例，判断所述第一位置是否为测量位置的步骤包括：根据预先设置的判断参数，判断所述待测样品与探测器探头之间的距离是否满足预定条件；若不满足，使所述待测样品继续移动，直至移动至所述测量位置。

根据本公开实施例，所述测量方法还包括：根据所述待测样品与所述探测器探头之间的距离确定测量时间。

通过本公开实施例提供的放射性活度测量装置以及测量方法，在实现自动换样的同时，对测量位置进行判断、调节，有利于根据测量位置确定合适的测量时间，实现提高工作效率以及测量精度。

附图说明

通过下文中参照附图对本公开所作的描述，本公开的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本公开有全面的理解。

构成本申请的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为根据本公开示例性实施例的放射性活度测量装置的主视图；

图2为图1中测量装置的其他角度视图；

图3为图1中测量装置的局部结构示意图；

图4为根据本公开实施例的测量方法中用于判断测量位置的逻辑图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均应当属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本公开的实施例提供了一种放射性活度测量装置，图1或图2示意性示出了根据本公开实施例的放射性活度测量装置。

如图1或图2所示，放射性活度测量装置100包括：储样部10，提供样品存储空间；探测部30，对待测样品进行活度测量；换样部20，设置于储样部10上方，执行将待测样品移动至探测部30，以及将测量完成的样品移动至储样部10；以及控制部(图中未示出)，与储样部10、换样部20以及探测部30电连接，控制换样和测量；其中，换样部20包括第一移动件201，用于带动样品可移动地往返于探测部30与储样部10之间；探测部30设置第二移动件301，用于将待测样品移动至测量位置。

储样部10包括样品托盘101，其设置多个用于容纳样品盒S的多个容纳部，多个样品盒例如按预定方向排列；样品托盘支架102，用于支撑样品托盘101以及样品盒S，并由装置的支撑架支撑。

探测部30为待测样品提供低本底检测环境，例如设置伽马能谱仪。

换样部20设置于储样部10上方，能够代替人工将待测样品(即设于样品盒S内)移动至探测部30的预定位置，或者将测量结束的样品再返回至样品托盘101上的原位置。由此，当需要测量多个样品时，换样部20能够执行多个样品依次换样、进样，从而实现连续自动测量，提供了工作效率。

根据本公开实施例，换样部20例如包括第一移动件201，其能够移动至样品托盘101上各个样品盒S对应的位置，从而依次抓取样品盒并将样品盒移动至探测部30的预定位置。

进一步的，探测部30例如设置第二移动件301，能够将样品盒从预定位置继续移动至测量位置，从而使从预定位置到测量位置之间的位置连续可调。

本公开实施例对第一移动件201以及第二移动件301的结构不作限定。例如，第一移动件201可以是具有多个自由度的机械手，便于灵活运动并抓取样品。第二移动件301例如使待测样品具有连续可调的位置，能够将待测样品调节至最佳测量位置，在该最佳测量位置，待测样品能够在预定的测量时间范围内完成测量，从而避免出现测量时间过长的现象，提高了检测效率；同时的，能够避免人工换样流程中测量位置存在误差影响测量精度的问题。

现有技术中，均是将待测样品一次性置于铅室内的具体测量位置上，而未进行测量位置的调整，由于每个样品所含的放射性核素的含量不同，若不同样品每次均在同一测量位置上进行测量，势必出现部分样品测量时间过长，从而影响整体测量效率。

下面结合图3，对图1所示的测量装置做进一步说明。

图3示意性示出了根据本公开实施例的测量装置100的局部结构的示意图。

如图3所示，第一移动件201包括：第一移动部2011、第二移动部2012以及第三移动部2013；第一移动部、第二移动部以及第三移动部三者的延伸方向两两呈预定角度；第一移动部2011设置抓取部2010，用于抓取样品；抓取部沿第一移动部、第二移动部以及第三移动部延伸方向移动。

第一移动部2011沿垂直于样品托盘101所在平面的方向移动，同时的，第一移动部2011沿第二移动部2012的延伸方向移动，同时的，第一移动部2011和第二移动部2012可一同沿第三移动部2013的延伸方向移动。由此，抓取部2010能够在呈预定角度的三个方向上移动，从而具有三个自由度。预定角度例如为90度，也可以是其他角度，只要能够使抓取部灵活抓取每个样品。

作为一种可选的实施方式，第一移动部2011可以由电机、液压缸或者气缸中的任意一种方式驱动，使得第一移动部2011带动抓取部2010能够沿垂直于样品托盘101所在平面的方向移动。

第二移动部2012包括第二滑块20121和丝杠(图中未示出)，第一移动部2011通过第二滑块20121与第二移动部2012连接。作为一种可选的实施方式，电机驱动丝杠转动，使第二滑块20121运动，从而第二滑块20121带动第一移动部2011从而第一移动部2011带动抓取部2010沿第二移动部2012的延伸方向移动。

第三移动部2013包括第三滑块20131和丝杠(图中未示出)，第二移动部2012通过第三滑块20131与第三移动部2013连接。作为一种可选的实施方式，电机驱动丝杠转动，使第三滑块20131运动，从而第三滑块20131带动第二移动部2012以及第一移动部2011，从而第一移动部2011带动抓取部2010沿第三移动部2013的延伸方向移动。

抓取部2010例如可以具有平行设置的活动爪，当需要抓取样品时，活动爪平行张开抓紧样品；活动爪的内表面可以与样品盒的外轮廓相适应。

可以理解的是，第一移动件的移动部还可以是导轨与滑块的结构，或者其他组合的结构，在此不作限定。

利用上述三个自由度的抓取部抓取样品时，样品托盘101可设置为固定不动，即测量之前，将多个样品盒S按照样品托盘101的容纳部的位置排列好，然后将装有样品的样品托盘101置于图1中位置，整个检测过程中，样品托盘101的位置不再发生变化，即每个样品盒的位置固定，只需要由控制部控制第一移动件201的抓取部2010依次移动至每个样品盒所在的位置然后抓取样品盒。由此，本公开实施例的测量装置，样品托盘101无需转动进行样品盒的进给(现有技术中为样品托盘101转动预定角度，以使容纳部沿预定方向依次进给样品盒)，而是由换样部20实现自动换样，由此，可省去控制样品托盘101动作的设备，有利于简化结构、节约成本。

根据本公开实施例，探测部30包括：铅室302和探测器303；探测器303设置在铅室302内；第二移动件301设置在铅室302内，并且位于探测器303上方。

根据本公开实施例，第二移动件301沿铅室的轴向延伸，其设置座体3011，座体3011用于容纳待测样品并带动待测样品移动。

如图3所示，作为一种可选的实施方式，第二移动件301包括座体3011和丝杠3012，电机驱动丝杠3012转动，使座体3011沿第二移动件的延伸方向移动。第一移动件201抓取样品盒S，将其移动至座体3011上，此时座体3011处于预定位置，然后座体3011带动样品盒S移动，直至移动至最佳测量位置后停止移动，使样品在该位置上完成测量。

座体3011上可设置用于容纳样品盒的结构，例如是橡胶套圈，便于样品盒进行固定。

采用第一移动件201和第二移动件301配合的结构，一方面，使待测样品的位置可调，便于将样品移动至最佳测量位置，从而提高测量精度；另一方面，第一移动件201设置在样品托盘上方，并且第二移动件设置在铅室内，实现了将样品从铅室外部逐步移动至铅室内部、并移动至最佳测量位置，可避免抓取部2010直接将样品送入铅室后在铅室内移动(需要第一移动件201沿其轴向设置较长，从而能够到达铅室内较低的位置)，由此造成操作繁杂并且不利于连续调节位置(即到达一个位置后抓取部需要松开样品，若此位置不合适，抓取部需要重新抓取样品移动至下一个位置，如此重复操作降低了工作效率)。

根据本公开实施例，铅室302顶部设有开口3021，用于抓取部2010带动样品进出铅室302。

如图2所示，第二移动件301沿铅室的轴向延伸，其一端与电机连接，从开口3021伸出。开口的尺寸例如与第一移动部、抓取部的外轮廓相适应。

根据本公开实施例，探测器303为高纯锗探测器；探测部还设置液氮冷却装置3031，用于为探测器提供工作温度。

根据本公开实施例，控制部包括：PLC控制器和处理单元；处理单元用于设置并发送参数；控制器根据参数控制换样部以及探测部工作。

通过控制部实现多个样品依次换样并进行测量，由此本公开实施例的测量装置克服了现有技术采用人工换样的不足。

作为优选的实施例，结合图1和图2，对测量装置100做进一步说明。

测量装置100还设置前侧铅玻璃窗口40，用于测量时工作人员观察内部样品换样情况时起到防护作用；侧方铅玻璃窗口50和升降推杆60，即测量之前通过控制电动升降推杆60打开侧方铅玻璃窗口50，将装有样品的样品托盘101放置于样品托盘支架102上，然后关闭窗口，使得测量期间对工作人员形成防护；手动触摸屏70，可实现手动调试功能；电气柜80，用于放置电气设备；不锈钢机壳，为测量装置提供基体壳体。

进一步的，考虑装置安装的可实施性，用于前侧铅玻璃窗口40的铅玻璃例如设计成双层结构，每一层又包括大、小两块铅玻璃，例如内层为大块铅玻璃设置在左侧，小块铅玻璃设置在右侧，两块铅玻璃进行拼接，同时的，外层为大块铅玻璃设置在右侧，小块铅玻璃设置在左侧，由此，内外两层铅玻璃通过拼接的缝隙可错开，从而可减小测量过程中放射性对人体的辐射影响。每层铅玻璃例如为3cm厚度，设计两层，既能够达到屏蔽要求，又避免了设计为整块时重量大、不便于安装的问题。

用于侧方铅玻璃窗口50的铅玻璃例如为单层、整块设计。

进一步的，样品托盘101和铅室302之间可设置铅玻璃，或者在两者之间的横梁上放置铅砖，从而屏蔽样品托盘中未测样品对铅室中正在测量的样品的影响，避免影响测量结果。

采用样品盒S容纳探测片，可降低探测片对人体的辐射影响。样品盒S例如为一端开口、另一端封闭的圆柱形结构，其内部底部设有凹槽，用于放置探测片，采用样品盒S更便于探测片的取放和转移。

另外，样品盒S的容纳空间便于包容标准源，从而可利用标准源对谱仪的能量和效率进行刻度，进一步提高测量精度。

样品托盘101例如设置100个容纳部，可一次性储存并测量100个样品。当样品托盘中未放满样品时，可通过处理单元任意选择测量位置。

测量装置还具有报错、报错后自动停止等功能，提高测量可控性。

本公开实施例还提供了一种利用前述的测量装置进行放射性活度测量的方法。

该方法包括：将待测样品移动至探测部；

将待测样品继续移动至第一位置；

判断第一位置是否为测量位置；若第一位置是测量位置，在测量位置，对待测样品进行测量；若第一位置不是测量位置，将待测样品继续移动至下一位置，并判断下一位置是否为测量位置，直至将待测样品移动至测量位置；

将测量完成的样品移动至储样部，并控制下一个待测样品移动并完成测量。

根据本公开实施例，结合图1-3，例如，第一移动件201将待测样品盒S移动至铅室302内座体3011上，此时座体位于初始位置，然后座体3011带动样品盒S移动至第一位置。

为实现多个样品连续自动换样，测量之前，预先设置样品位置参数，例如包括如下步骤：

将多个样品盒编号；

设定第一个样品盒的坐标(x、y、z)参数；从而确定第一个样品盒的位置；

设定相邻两个样品盒的间距(x、y轴方向)；以实现连续换样；

设定初始位置(即抓取部将样品盒置于座体3011上的位置，即抓取部的终止位置)坐标参数。

由此，在测量过程中，处理单元首先将样品盒的坐标参数发送给控制器，然后控制器例如控制电机工作从而使第一移动件201移动并抓取样品盒、然后再移动。通过控制连续自动换样、进样，可大大提高整体检测效率；换样的时间间隔可小于1分钟。

为提高测量精度，将样品盒移动至测量位置的过程中，进行判断。

图4为根据本公开实施例的测量方法中用于判断测量位置的逻辑图。

测量之前预先设置死时间、最小峰面积(即计数要求)、最大测量时间等参数；当样品盒到达第一位置时，处理单元读取样品盒(即待测样品)与探测器探头之间的距离，然后对该测量高度(即样品盒到探头表面的距离)下对应的死时间进行判断，若死时间满足在预设范围内，则开始测量(测量核素的能量峰)、寻峰，找到峰面积最小的峰，当最小峰面积的峰在预设的最大测量时间内能够满足计数要求(即达到预设的最小峰面积)，则样品的测量时间确定为达到该最小峰面积(即计数)所需要的时间。

当最小峰面积的峰在预设的最大测量时间内无法满足计数要求，座体将带动样品盒向靠近探头的方向移动，例如到达第二位置，然后重复上述逻辑判断，即在第二位置，判断最小峰面积的峰在预设的最大测量时间内能否满足计数要求，若还不能，继续移动，直至移动至预设的最低测量高度(样品盒到探头表面的距离例如为1cm)，此时若仍无法满足要求，则将预设的最大测量时间作为样品最终的测量时间。

如图4，当在第一位置时，若死时间未满足在预设范围内，座体将带动样品盒向远离探头的方向移动，例如到达第三位置，然后重复上述逻辑判断；若移动至预设的最高测量高度时，死时间还无法满足要求，则将预设的最大测量时间作为样品最终的测量时间。

由此，根据本公开实施例的测量方法，对测量位置(表现为样品到探头表面的距离)进行判断，使得样品能够在合适的测量高度范围内进行测量，从而可避免例如当样品距离探头太近时，造成死时间过高，影响测量精度。

同时的，基于测量高度可确定样品的测量时间，使时间变成可控因素，例如，在一些情况下将测量时间确定为预设的最大测量时间，由此可避免无限期地测量下去导致测量工程受限，从而提高测量效率。

即测量高度确定后，根据其确定的测量时间，使样品在测量时间内完成测量；测量结束后，由第一移动件将样品盒移动返回至原位置，然后进行下一个样品换样、测量。

利用本公开实施例的测量装置进行测量位置调节、判断，使得测量时间可控，有利于提高整体测量工程的进度，同时提高测量精度。

现有技术中并未实施对测量位置进行判断、调节的手段，容易使测量工程进度受限。

进一步的，测量方法还包括对数据处理的步骤：例如在测量过程中实时进行谱分析，包括寻峰、峰面积计算等；测量完成后将测量数据和设定的核素进行匹配，找出与其对应的峰并计算活度；以及对数据分析完成后将分析结果保存至数据库。

对于本公开的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种放射性活度测量装置(100)，包括：

储样部(10)，提供样品存储空间；

探测部(30)，对待测样品进行活度测量；

换样部(20)，设置于所述储样部(10)上方，执行将所述待测样品移动至所述探测部(30)，以及将测量完成的样品移动至所述储样部(10)；

以及，

控制部，与所述储样部(10)、所述换样部(20)以及所述探测部(30)电连接，控制换样和测量；

其中，

所述换样部(20)包括第一移动件(201)，用于带动样品可移动地往返于所述探测部(30)与所述储样部(10)之间；

所述探测部(30)设置第二移动件(301)，用于将所述待测样品移动至测量位置。

2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，

所述第一移动件(201)包括：第一移动部(2011)、第二移动部(2012)以及第三移动部(2013)；

所述第一移动部、所述第二移动部以及所述第三移动部三者的延伸方向两两呈预定角度；

所述第一移动部(2011)设置抓取部(2010)，用于抓取样品；

所述抓取部沿所述第一移动部、第二移动部以及第三移动部延伸方向移动。

3.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，

所述探测部(30)包括：铅室(302)和探测器(303)；

所述探测器(303)设置在所述铅室(302)内；

所述第二移动件(301)设置在所述铅室(302)内，并且位于所述探测器(303)上方。

4.根据权利要求3所述的装置(100)，其中，

所述第二移动件(301)沿所述铅室的轴向延伸，其设置座体(3011)，所述座体(3011)用于容纳待测样品并带动所述待测样品移动。

5.根据权利要求4所述的装置(100)，其中，

所述铅室(302)顶部设有开口(3021)，用于所述抓取部(2010)带动所述样品进出所述铅室(302)。

6.根据权利要求5所述的装置(100)，其中，

所述探测器(303)为高纯锗探测器；

所述探测部还设置液氮冷却装置(3031)，用于为所述探测器提供工作温度。

7.根据权利要求1-6任一项所述的装置(100)，其中，

所述控制部包括：PLC控制器和处理单元；

所述处理单元用于设置并发送参数；

所述控制器根据所述参数控制所述换样部以及所述探测部工作。

8.一种放射性活度测量方法，所述测量方法包括：

将待测样品移动至探测部；

将所述待测样品继续移动至第一位置；

判断所述第一位置是否为测量位置；

若所述第一位置是测量位置，

在所述测量位置，对所述待测样品进行测量；

若所述第一位置不是测量位置，

将所述待测样品继续移动至下一位置，并判断所述下一位置是否为测量位置，直至将所述待测样品移动至测量位置；

将测量完成的样品移动至储样部，并控制下一个待测样品移动并完成测量。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，

所述测量方法还包括：

预先设置测量参数；

所述参数包括：

样品位置参数，使所述换样部根据所述样品位置参数依次抓取样品；

判断参数，根据所述判断参数确定所述待测样品的测量位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，

判断所述第一位置是否为测量位置的步骤包括：

根据预先设置的判断参数，判断所述待测样品与探测器探头之间的距离是否满足预定条件；

若不满足，使所述待测样品继续移动，直至移动至所述测量位置。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，

所述测量方法还包括：

根据所述待测样品与所述探测器探头之间的距离确定测量时间。

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