CN112068184A - 一种直接测量放射源源效率的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直接测量放射源源效率的装置，计数器根据处理后的γ道信号获取γ道计数率；计数器根据处理后的β道信号获取β道计数率；计数器根据符合道信号获取符合道计数率；计数器将γ道计数率、β道计数率和符合道计数率发送至处理单元；处理单元对接收到的数据处理获取放射源的放射性活度值和放射源的表面发射率，并根据放射性活度值和表面发射率计算放射源的源效率。本发明还公开了一种直接测量放射源源效率的方法。本发明一种直接测量放射源源效率的装置和方法，可以同时测量平面放射源的表面发射率和放射性活度，从而直接得到平面放射源的源效率，具有非常好的便捷性和可复现性。

Description

一种直接测量放射源源效率的装置和方法

技术领域

本发明涉及核技术应用及放射性核素测量领域，具体涉及一种直接测量放射源源效率的装置和方法。

背景技术

平面放射源广泛应用于辐照灭菌、辐照育种、辐照加工以及放射治疗等核技术应用领域，是一类应用非常广泛的放射源。平面放射源一般采用将放射性物质固定在源衬底的方式制成，其固定放射性物质的方法主要有直接滴源法、电沉积法、真空蒸发法、离子溅射法以及电喷涂法等方法，所采用的源衬底材料一般为铜、铝以及不锈钢等金属材料或其他类型的非金属材料。

衡量平面放射源品质优劣的重要指标主要是平面放射源的活度A、表面发射率q以及源效率ε，其中源效率为表面发射率与活度的比值，即ε＝q/A×100％。平面放射源的活度是指平面放射源内部放射性物质单位时间内发生放射性衰变的次数，而平面放射源的表面发射率是指单位时间内的从平面源内部发射出来的某种类型的放射性粒子的数目。由于放射性物质的自吸收作用，以及源衬底材料对所发射的粒子的膜吸收或反散射等因素的影响，从平面放射源内部发射出的某种类型的粒子数并不等于发生放射性衰变的次数，即平面放射源的活度与表面发射率并不一致，或平面源的源效率并不恒为100％。

测量平面放射源表面发射率的装置主要是采用多丝正比室原理制造的表面发射率测量装置，其采用多丝正比室的原理，对从平面放射源内部发射出来的放射性粒子能够达到趋近于100％的探测效率。而平面放射源的活度一般则只能根据制造该平面放射源时所消耗的放射性物质的活度测得，因此平面放射源的源效率一般也只能在制源过程中才能确定。对于某些已经应用于相应实践中的平面放射源，由于实验人员并不一定了解制源过程中所消耗的放射性物质的准确信息，因此不能获取其关于源效率的信息。另外，对于采用电沉积法、真空蒸发法等方法制造的平面放射源，由于无法准确测得其所消耗的放射性物质的活度，因此该类方法制造的平面放射源也不能给出其源效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术无法对放射源的源效率进行直接测量，目的在于提供一种直接测量放射源源效率的装置和方法，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种直接测量放射源源效率的装置，包括探测装置、γ检测支路、β检测支路、符合电路、计数器和处理单元；

所述探测装置包括：

γ探测器：用于对探测装置内试样进行γ探测；

表面发射率探测器：用于对探测装置内试样进行β探测；

γ高压电源：用于向γ探测器提供高压；

β高压电源：用于向表面发射率探测器提供高压；

所述γ探测器检测的γ道信号通过所述γ检测支路处理后发送至符合电路和计数器；所述表面发射率探测器检测的β道信号通过所述β检测支路处理后发送至符合电路和计数器；所述符合电路将处理后的γ道信号和处理后的β道信号符合后生成符合道信号并发送至计数器；

所述计数器根据处理后的γ道信号获取γ道计数率；所述计数器根据处理后的β道信号获取β道计数率；所述计数器根据所述符合道信号获取符合道计数率；所述计数器将γ道计数率、β道计数率和符合道计数率发送至处理单元；

所述处理单元对接收到的数据处理获取放射源的放射性活度值和放射源的表面发射率，并根据所述放射性活度值和所述表面发射率计算放射源的源效率。

本发明应用时，为能够直接测量平面放射源的源效率，本发明结合表面发射率测量原理和符合法测量放射源放射性活度的原理，发明出既能够测量放射源表面发射率，又能够测量放射源放射性活度的测量装置，从而可以利用该装置直接测得平面放射源的源效率。利用本测量装置，可以同时测量平面放射源的表面发射率和放射性活度，从而直接得到平面放射源的源效率。该方法与原有的只有通过制源过程来获取平面源的活度和表面发射率，从而得到源效率的方法相比，具有非常好的便捷性和可复现性。

进一步的，所述γ检测支路包括依次串联的γ主放模块、γ单道模块和γ门电路。

进一步的，所述γ主放模块对所述γ道信号进行放大；所述γ单道模块将放大后的γ道信号甄别掉噪声信号；所述γ门电路将甄别后的γ道信号发送至符合电路和计数器。

进一步的，所述β检测支路包括依次串联的β前置放大模块、β主放模块、β单道模块和β门电路。

进一步的，所述β前置放大模块对所述β道信号进行前置放大；所述β主放模块对前置放大后的β道信号进行放大；所述β单道模块将放大后的β道信号甄别掉噪声信号；所述β门电路将甄别后的β道信号发送至符合电路和计数器。

进一步的，所述处理单元对γ道计数率、β道计数率和符合道计数率进行相应的本底修正、偶然符合修正、死时间修正和β探测器的γ灵敏度修正后获取平面放射源的活度值。

进一步的，所述处理单元对β道计数率经过本底修正、死时间修正以及小能量损失修正后获取放射源的表面发射率。

进一步的，所述符合电路根据接收到的处理后的γ道信号和处理后的β道信号生成脉冲信号，并将所述脉冲信号作为符合道信号发送至计数器。

使用上述任意一项所述的一种直接测量放射源源效率的装置的方法，包括以下步骤：

S1：对试样进行相应的γ能谱测量、坪曲线测量和相对延迟时间测量，并进行死时间和符合分辨时间的调节，获取修正数据；

S2：根据γ能谱的测量结果设定γ高压电源输出的电压值和对应的γ窗；并根据坪曲线的测量结果设定β高压电源输出的电压值；

S3：在探测装置内不放置放射源试样进行测量获取β道本底计数率、γ道本底计数率和符合道本底计数率；

S4：将待测放射源置于探测装置内部进行放射源测量，获取β道计数率、γ道计数率和符合道计数率；

S5：利用修正数据和本底数据对所述β道计数率、γ道计数率和符合道计数率进行修正后，获取平面放射源的表面发射率和活度值；所述本底数据包括β道本底计数率、γ道本底计数率和符合道本底计数率；

S6：利用测得的平面放射源的表面发射率和活度值，计算得到该平面放射源的源效率。

进一步的，步骤S5包括以下子步骤：

使用β道本底计数率对β道计数率进行本底修正；使用γ道本底计数率对γ道计数率进行本底修正；使用符合道本底计数率对符合道计数率进行本底修正；

根据所述修正数据对本底修正后的β道计数率、γ道计数率和符合道计数率进行死时间修正和偶然符合修正后利用参数法、效率外推法或效率示踪法进行数据处理，获得放射源的放射性活度值；

将本底修正后的β道计数率进行死时间修正和小能量损失修正后得到平面放射源的表面发射率。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种直接测量放射源源效率的装置和方法，可以同时测量平面放射源的表面发射率和放射性活度，从而直接得到平面放射源的源效率，具有非常好的便捷性和可复现性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明一种直接测量放射源源效率的装置，包括探测装置、γ检测支路、β检测支路、符合电路、计数器和处理单元；

所述探测装置包括：

γ探测器：用于对探测装置内试样进行γ探测；

表面发射率探测器：用于对探测装置内试样进行β探测；

γ高压电源：用于向γ探测器提供高压；

β高压电源：用于向表面发射率探测器提供高压；

所述γ探测器检测的γ道信号通过所述γ检测支路处理后发送至符合电路和计数器；所述表面发射率探测器检测的β道信号通过所述β检测支路处理后发送至符合电路和计数器；所述符合电路将处理后的γ道信号和处理后的β道信号符合后生成符合道信号并发送至计数器；

所述计数器根据处理后的γ道信号获取γ道计数率；所述计数器根据处理后的β道信号获取β道计数率；所述计数器根据所述符合道信号获取符合道计数率；所述计数器将γ道计数率、β道计数率和符合道计数率发送至处理单元；

所述处理单元对接收到的数据处理获取放射源的放射性活度值和放射源的表面发射率，并根据所述放射性活度值和所述表面发射率计算放射源的源效率。

本实施例实施时，为能够直接测量平面放射源的源效率，本实施例结合表面发射率测量原理和符合法测量放射源放射性活度的原理，发明出既能够测量放射源表面发射率，又能够测量放射源放射性活度的测量装置，从而可以利用该装置直接测得平面放射源的源效率。利用本测量装置，可以同时测量平面放射源的表面发射率和放射性活度，从而直接得到平面放射源的源效率。该方法与原有的只有通过制源过程来获取平面源的活度和表面发射率，从而得到源效率的方法相比，具有非常好的便捷性和可复现性。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，所述γ检测支路包括依次串联的γ主放模块、γ单道模块和γ门电路。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，所述γ主放模块对所述γ道信号进行放大；所述γ单道模块将放大后的γ道信号甄别掉噪声信号；所述γ门电路将甄别后的γ道信号发送至符合电路和计数器。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，所述β检测支路包括依次串联的β前置放大模块、β主放模块、β单道模块和β门电路。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，所述β前置放大模块对所述β道信号进行前置放大；所述β主放模块对前置放大后的β道信号进行放大；所述β单道模块将放大后的β道信号甄别掉噪声信号；所述β门电路将甄别后的β道信号发送至符合电路和计数器。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，所述处理单元对γ道计数率、β道计数率和符合道计数率进行相应的本底修正、偶然符合修正、死时间修正和β探测器的γ灵敏度修正后获取平面放射源的活度值。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，所述处理单元对β道计数率经过本底修正、死时间修正以及小能量损失修正后获取放射源的表面发射率。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，所述符合电路根据接收到的处理后的γ道信号和处理后的β道信号生成脉冲信号，并将所述脉冲信号作为符合道信号发送至计数器。

本发明使用上述任意一项所述的一种直接测量放射源源效率的装置的方法，包括以下步骤：

S1：对试样进行相应的γ能谱测量、坪曲线测量和相对延迟时间测量，并进行死时间和符合分辨时间的调节，获取修正数据；

S2：根据γ能谱的测量结果设定γ高压电源输出的电压值和对应的γ窗；并根据坪曲线的测量结果设定β高压电源输出的电压值；

S3：在探测装置内不放置放射源试样进行测量获取β道本底计数率、γ道本底计数率和符合道本底计数率；

S4：将待测放射源置于探测装置内部进行放射源测量，获取β道计数率、γ道计数率和符合道计数率；

S5：利用修正数据和本底数据对所述β道计数率、γ道计数率和符合道计数率进行修正后，获取平面放射源的表面发射率和活度值；所述本底数据包括β道本底计数率、γ道本底计数率和符合道本底计数率；

S6：利用测得的平面放射源的表面发射率和活度值，计算得到该平面放射源的源效率。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，步骤S5包括以下子步骤：

使用β道本底计数率对β道计数率进行本底修正；使用γ道本底计数率对γ道计数率进行本底修正；使用符合道本底计数率对符合道计数率进行本底修正；

根据所述修正数据对本底修正后的β道计数率、γ道计数率和符合道计数率进行死时间修正和偶然符合修正后利用参数法、效率外推法或效率示踪法进行数据处理，获得放射源的放射性活度值；

将本底修正后的β道计数率进行死时间修正和小能量损失修正后得到平面放射源的表面发射率。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，在本实施例中，装置由表面发射率测量装置、γ射线测量装置以及符合插件结合而成。利用符合法测量放射源放射性活度的原理，将表面发射率测量装置输出的信号作为β道信号，并将γ射线测量装置输出的信号作为γ道信号，以此分别进行计数。与此同时，将β道信号和γ道信号同时引入符合插件当中，并进行符合计数。利用β道、γ道和符合道所记录的数据，再进行相应的本底修正、偶然符合修正、死时间修正、β探测器的γ灵敏度修正等，从而测得平面放射源的活度值。在利用该装置测量平面放射源的活度的过程中，表面发射率测量装置测得的数据经过本底修正、死时间修正以及小能量损失等修正后即可获得其表面发射率。因此，利用本测量装置可以直接测得平面放射源的活度和表面发射率，从而计算得到平面放射源的源效率。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，本实施例的测量平面源源效率的方法为：

1、进行相应的γ能谱测量、坪曲线测量、相对延迟时间测量，并进行死时间、符合分辨时间的调节，以便为测量过程中相应参数的设定和数据处理时相应数据的修正提供依据；

2、根据γ能谱的测量结果设定好加在γ探测器上的高压以及相应的γ“窗”，根据坪曲线的测量结果设定好加在表面发射率探测器上的高压。

3、在表面发射率探测器内部先不放置放射源，以进行本底测量，获得β道、γ道以及符合道的本底计数率n_βb、n_γb和n_cb；

4、将待测放射源置于表面发射率探测器内部，以进行放射源测量，获得β道、γ道以及符合道的计数率n_β、n_γ、和n_c；

5、将获得的数据进行本底修正、死时间修正和偶然符合修正后利用参数法、效率外推法或效率示踪法进行数据处理，以获得放射源的放射性活度值。

6、同时将β道(表面发射率探测器)获得的数据进行本底修正、死时间修正以及小能量损失修正后得到平面放射源的表面发射率。

7、利用测得的相应的平面放射源的表面发射率和活度值，计算得到该平面放射源的源效率。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，如图1所示，主要由β探测器、γ探测器以及相应的电子学器件组成。其中，β探测器为表面发射率探测器，γ探测器为NaI(Tl)闪烁探测器或HPGe探测器，电子学器件主要有高压电源以及实现相应电子学信号放大、滤波、成形、符合和计数等功能的硬件插件。

NaI(Tl)闪烁探测器或HPGe探测器布置在表面发射率探测器上侧，并采用同轴布置的方式。电子学器件主要有高压电源、前置放大器、主放大器、单道阈值甄别器、门产生器、符合电路和六路计数器，所采用的电子学器件的厂家和型号如表1所示。除高压电源为相应探测器提供高压外，其他电子学器件则进行相应的信号处理工作。

表1电子学器件的厂家和型号

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直接测量放射源源效率的装置，其特征在于，包括探测装置、γ检测支路、β检测支路、符合电路、计数器和处理单元；

所述探测装置包括：

γ探测器：用于对探测装置内试样进行γ探测；

表面发射率探测器：用于对探测装置内试样进行β探测；

γ高压电源：用于向γ探测器提供高压；

β高压电源：用于向表面发射率探测器提供高压；

所述γ探测器检测的γ道信号通过所述γ检测支路处理后发送至符合电路和计数器；所述表面发射率探测器检测的β道信号通过所述β检测支路处理后发送至符合电路和计数器；所述符合电路将处理后的γ道信号和处理后的β道信号符合后生成符合道信号并发送至计数器；

所述计数器根据处理后的γ道信号获取γ道计数率；所述计数器根据处理后的β道信号获取β道计数率；所述计数器根据所述符合道信号获取符合道计数率；所述计数器将γ道计数率、β道计数率和符合道计数率发送至处理单元；

所述处理单元对接收到的数据处理获取放射源的放射性活度值和放射源的表面发射率，并根据所述放射性活度值和所述表面发射率计算放射源的源效率。

2.根据权利要求1所述的一种直接测量放射源源效率的装置，其特征在于，所述γ检测支路包括依次串联的γ主放模块、γ单道模块和γ门电路。

3.根据权利要求2所述的一种直接测量放射源源效率的装置，其特征在于，所述γ主放模块对所述γ道信号进行放大；所述γ单道模块将放大后的γ道信号甄别掉噪声信号；所述γ门电路将甄别后的γ道信号发送至符合电路和计数器。

4.根据权利要求1所述的一种直接测量放射源源效率的装置，其特征在于，所述β检测支路包括依次串联的β前置放大模块、β主放模块、β单道模块和β门电路。

5.根据权利要求4所述的一种直接测量放射源源效率的装置，其特征在于，所述β前置放大模块对所述β道信号进行前置放大；所述β主放模块对前置放大后的β道信号进行放大；所述β单道模块将放大后的β道信号甄别掉噪声信号；所述β门电路将甄别后的β道信号发送至符合电路和计数器。

6.根据权利要求1所述的一种直接测量放射源源效率的装置，其特征在于，所述处理单元对γ道计数率、β道计数率和符合道计数率进行相应的本底修正、偶然符合修正、死时间修正和β探测器的γ灵敏度修正后获取平面放射源的活度值。

7.根据权利要求1所述的一种直接测量放射源源效率的装置，其特征在于，所述处理单元对β道计数率经过本底修正、死时间修正以及小能量损失修正后获取放射源的表面发射率。

8.根据权利要求1所述的一种直接测量放射源源效率的装置，其特征在于，所述符合电路根据接收到的处理后的γ道信号和处理后的β道信号生成脉冲信号，并将所述脉冲信号作为符合道信号发送至计数器。

9.使用权利要求1～8任意一项所述的一种直接测量放射源源效率的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对试样进行相应的γ能谱测量、坪曲线测量和相对延迟时间测量，并进行死时间和符合分辨时间的调节，获取修正数据；

S2：根据γ能谱的测量结果设定γ高压电源输出的电压值和对应的γ窗；并根据坪曲线的测量结果设定β高压电源输出的电压值；

S3：在探测装置内不放置放射源试样进行测量获取β道本底计数率、γ道本底计数率和符合道本底计数率；

S4：将待测放射源置于探测装置内部进行放射源测量，获取β道计数率、γ道计数率和符合道计数率；

S5：利用修正数据和本底数据对所述β道计数率、γ道计数率和符合道计数率进行修正后，获取平面放射源的表面发射率和活度值；所述本底数据包括β道本底计数率、γ道本底计数率和符合道本底计数率；

S6：利用测得的平面放射源的表面发射率和活度值，计算得到该平面放射源的源效率。

10.根据权利要求9所述的一种直接测量放射源源效率的方法，其特征在于，步骤S5包括以下子步骤：

使用β道本底计数率对β道计数率进行本底修正；使用γ道本底计数率对γ道计数率进行本底修正；使用符合道本底计数率对符合道计数率进行本底修正；

根据所述修正数据对本底修正后的β道计数率、γ道计数率和符合道计数率进行死时间修正和偶然符合修正后利用参数法、效率外推法或效率示踪法进行数据处理，获得放射源的放射性活度值；

将本底修正后的β道计数率进行死时间修正和小能量损失修正后得到平面放射源的表面发射率。

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