CN112882080A - 一种γ核素放射源方位的快速测量方法 - Google Patents

一种γ核素放射源方位的快速测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112882080A
CN112882080A CN202011596298.9A CN202011596298A CN112882080A CN 112882080 A CN112882080 A CN 112882080A CN 202011596298 A CN202011596298 A CN 202011596298A CN 112882080 A CN112882080 A CN 112882080A
Authority
CN
China
Prior art keywords
angle
radioactive source
energy peak
radioactive
counting rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011596298.9A
Other languages
English (en)
Inventor
唐智辉
韦应靖
以恒冠
王勇
冯梅
方登富
张庆利
黄亚雯
崔伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Institute for Radiation Protection
Original Assignee
China Institute for Radiation Protection
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Institute for Radiation Protection filed Critical China Institute for Radiation Protection
Publication of CN112882080A publication Critical patent/CN112882080A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/167—Measuring radioactive content of objects, e.g. contamination

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明涉及一种γ核素放射源方位的快速测量方法，所述方法包括以下步骤：步骤(1)、搭建探测系统，探测系统包括溴化镧闪烁探测器、屏蔽体以及分析软件；步骤(2)、利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得探头在各个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获得全能峰计数率与角度的函数；利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获取多个放射源的响应矩阵；步骤(3)、判断实际情形下是否有多个放射源；步骤(4)、若只有一个放射源，则先实测得到全能峰计数率，通过求解全能峰计数率与角度的函数得到放射源的角度；步骤(5)、若有多个放射源，则通过用反解响应矩阵方程，获得放射源的位置信息。利用该方法可以快速获取放射源方向信息。

Description

一种γ核素放射源方位的快速测量方法
技术领域
本发明属于辐射探测技术领域，具体涉及一种γ核素放射源方位的快速测量方法。
背景技术
伽玛能谱分析技术，是快速、可靠、非破坏地确定待测样品中各种具有伽玛辐射的放射性核素的性质及其强度的重要手段，是一种比较直观的仪器分析技术。它在核物理研究、地质勘测、环境放射性研究、国土安全等方面都发挥了巨大的作用。
伽玛能谱仪多采用NaI闪烁晶体，实现伽玛探测及核素识别，当具有较高能量的带电或不带电粒子通过闪烁体时，其能量被吸收，从而引起这些材料的分子或原子激发和电离，当这些受激分子或原子由激发态回到基态时会以光子的形式释放能量，而发射的光子具有特定的能谱并被称为闪烁光，通过测量闪烁光的发光光谱就可以分析和记录各种射线的特性，从而测量其发光位置，闪烁探测器可以用于射线的定位以及成像。
然而，常用的闪烁体探头的晶体为圆柱形，其对侧面的伽马射线的响应是各相同性的，测量得到的数据不包含方向信息；而且，在具有多个相同核素的放射源的情况下，测量得到的数据也不能区分出每一个源的位置。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种γ核素放射源方位的快速测量方法，以快速获取放射源方向信息。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种γ核素放射源方位的快速测量方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、搭建探测系统，探测系统包括溴化镧闪烁探测器、屏蔽体以及分析软件，所述屏蔽体位于溴化镧闪烁探测器外；
步骤(2)、利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与单个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获得全能峰计数率与角度的函数；利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与多个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获取多个放射源的响应矩阵；
步骤(3)、判断实际情形下是否有多个放射源；
步骤(4)、若只有一个放射源，则先实测得到全能峰计数率，通过求解全能峰计数率与角度的函数得到放射源的角度；
步骤(5)、若有多个放射源，则通过用反解响应矩阵方程，获得放射源的位置信息。
进一步地，所述全能峰计数率与角度的函数的建立方法如下：
假设探测器在某一位置，以正东和正北分别为X轴和Y轴建立坐标系，假定放射源在探测器正东、正西、正南、正北四个方向时，测量得到的全能峰计数率分别记为A、B、C、D，设有单一放射源，其方向与X轴夹角为θ，则可建立关系式θ＝f(A,B,C,D)。
进一步地，所述溴化镧闪烁探测器为0.5"×0.5"的溴化镧闪烁探测器。
进一步地，所述屏蔽体的制作方法如下：将一块三角形铅皮的长直角边两端的的锐角顶点与直角顶点相重合，沿此直角边卷成一个圆筒状屏蔽体。
进一步地，响应矩阵的获取方法如下：划分测量区域为m块，假设每块区域内均有一个放射源，对于某一个放射源，通过旋转屏蔽体，使探测器探头与该放射源成n个不同角度，测量每个角度下探测器的全能峰计数率，获得响应矩阵R，其中Rij为第i个放射源在第j个角度下探测器的全能峰计数率：
Figure BDA0002868060550000021
进一步地，步骤(5)的具体方法为，当有多个放射源时，测量每个区域内，探测器的实测全能峰计数率Nk,k＝1，2……m；求解方程(1)，则可获取放射源的角度信息φ：
Figure BDA0002868060550000031
进一步地，所述方程(1)使用基于最大熵的迭代算法求解。
本发明的有益技术效果在于：
本发明设计一种新型的谱仪探测系统，结合响应矩阵反解的算法，可实现多核素多枚γ放射源的快速定位，并能实现核素的识别，给出较准确的信息，为下一步措施提供数据。
附图说明
图1是本发明提供的γ核素放射源方位的快速测量方法的流程框图；
图2是本发明具体实施方式中屏蔽体的展开结构示意图；
图3是本发明具体实施方式中测量区域分块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
本发明提供了一种γ核素放射源方位的快速测量方法，图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、搭建探测系统，探测系统包括溴化镧闪烁探测器、屏蔽体以及分析软件；所述溴化镧闪烁探测器为0.5"×0.5"的溴化镧闪烁探测器。所述屏蔽体位于溴化镧闪烁探测器外，所述屏蔽体的制作方法如下：将一块如图2所示的三角形铅皮的长直角边两端的的锐角顶点与直角顶点相重合，沿此直角边卷成一个圆筒状屏蔽体。在常规的探头的外部增加特殊的屏蔽层，使得此整体对侧面方向入射的伽马射线具有方向响应的差异。
步骤(2)、利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与单个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获得全能峰计数率与角度的函数；利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与多个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获取多个放射源的响应矩阵。
所述全能峰计数率与角度的函数的建立方法如下：
假设探测器在某一位置，以正东和正北分别为X轴和Y轴建立坐标系，假定放射源在探测器正东、正西、正南、正北四个方向时，测量得到的全能峰计数率分别记为A、B、C、D，设有单一放射源，其方向与X轴夹角为θ，则可建立关系式θ＝f(A,B,C,D)。
响应矩阵的获取方法如下：如图3所示，划分测量区域为m块，假设每块区域内均有一个放射源，对于某一个放射源，通过旋转屏蔽体，使探测器探头与该放射源成n个不同角度，测量每个角度下探测器的全能峰计数率，获得响应矩阵R，其中Rij为第i个放射源在第j个角度下探测器的全能峰计数率：
Figure BDA0002868060550000041
步骤(3)、判断实际情形下是否有多个放射源；
步骤(4)、若只有一个放射源，则先实测得到全能峰计数率，通过求解全能峰计数率与角度的函数得到放射源的角度；
步骤(5)、当有多个放射源时，测量每个区域内，探测器的实测全能峰计数率Nk,k＝1，2……m；使用基于最大熵的迭代算法求解方程(1)。则可获取放射源的角度信息φ：
Figure BDA0002868060550000042
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种γ核素放射源方位的快速测量方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、搭建探测系统，探测系统包括溴化镧闪烁探测器、屏蔽体以及分析软件，所述屏蔽体位于溴化镧闪烁探测器外；
步骤(2)、利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与单个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获得全能峰计数率与角度的函数；利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与多个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获取多个放射源的响应矩阵；
步骤(3)、判断实际情形下是否有多个放射源；
步骤(4)、若只有一个放射源，则先实测得到全能峰计数率，通过求解全能峰计数率与角度的函数得到放射源的角度；
步骤(5)、若有多个放射源，则通过用反解响应矩阵方程，获得放射源的位置信息。
2.一种如权利要求1所述的γ核素放射源方位的快速测量方法，其特征在于：所述全能峰计数率与角度的函数的建立方法如下：
假设探测器在某一位置，以正东和正北分别为X轴和Y轴建立坐标系，假定放射源在探测器正东、正西、正南、正北四个方向时，测量得到的全能峰计数率分别记为A、B、C、D，设有单一放射源，其方向与X轴夹角为θ，则可建立关系式θ＝f(A,B,C,D)。
3.一种如权利要求1所述的γ核素放射源方位的快速测量方法，其特征在于：
所述溴化镧闪烁探测器为0.5"×0.5"的溴化镧闪烁探测器。
4.一种如权利要求1所述的γ核素放射源方位的快速测量方法，其特征在于：所述屏蔽体的制作方法如下：将一块三角形铅皮的长直角边两端的的锐角顶点与直角顶点相重合，沿此直角边卷成一个圆筒状屏蔽体。
5.一种如权利要求1所述的γ核素放射源方位的快速测量方法，其特征在于：
响应矩阵的获取方法如下：划分测量区域为m块，假设每块区域内均有一个放射源，对于某一个放射源，通过旋转屏蔽体，使探测器探头与该放射源成n个不同角度，测量每个角度下探测器的全能峰计数率，获得响应矩阵R，其中Rij为第i个放射源在第j个角度下探测器的全能峰计数率：
Figure FDA0002868060540000021
6.一种如权利要求5所述的γ核素放射源方位的快速测量方法，其特征在于：
步骤(5)的具体方法为，当有多个放射源时，测量每个区域内，探测器的实测全能峰计数率Nk,k＝1，2……m；求解方程(1)，则可获取放射源的角度信息φ：
Figure FDA0002868060540000022
7.一种如权利要求6所述的γ核素放射源方位的快速测量方法，其特征在于，所述方程(1)使用基于最大熵的迭代算法求解。
CN202011596298.9A 2020-09-15 2020-12-29 一种γ核素放射源方位的快速测量方法 Pending CN112882080A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010965124 2020-09-15
CN2020109651249 2020-09-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112882080A true CN112882080A (zh) 2021-06-01

Family

ID=76046227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011596298.9A Pending CN112882080A (zh) 2020-09-15 2020-12-29 一种γ核素放射源方位的快速测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112882080A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113628521A (zh) * 2021-07-12 2021-11-09 成都理工大学 基于纳秒光源的核探测模拟装置及核信号反演技术
CN117130032A (zh) * 2023-10-26 2023-11-28 北京中科核安科技有限公司 一种全方位放射源定向方法、装置及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014066518A (ja) * 2012-09-24 2014-04-17 Mitsubishi Electric Corp 放射能分析装置
CN105700001A (zh) * 2014-11-25 2016-06-22 中国辐射防护研究院 用于γ放射源定向测量的屏蔽体组件及射线入射角度测量方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014066518A (ja) * 2012-09-24 2014-04-17 Mitsubishi Electric Corp 放射能分析装置
CN105700001A (zh) * 2014-11-25 2016-06-22 中国辐射防护研究院 用于γ放射源定向测量的屏蔽体组件及射线入射角度测量方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘菁华 王祝文 编著: "《放射性勘探方法》", 28 February 2014 *
周杨: "基于三NaI（Tl）晶体探测器的放射源定位研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
左国平 等: "基于三角圆筒铅屏蔽NaI探测器的放射源定位研究", 《原子能科学技术》 *
谭军文: "基于闪烁体探测器的γ放射源定位技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
邓中华 等: "可携式放射源定向测量仪探头设计", 《核电子学与探测技术》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113628521A (zh) * 2021-07-12 2021-11-09 成都理工大学 基于纳秒光源的核探测模拟装置及核信号反演技术
CN117130032A (zh) * 2023-10-26 2023-11-28 北京中科核安科技有限公司 一种全方位放射源定向方法、装置及存储介质
CN117130032B (zh) * 2023-10-26 2024-02-13 北京中科核安科技有限公司 一种全方位放射源定向方法、装置及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8067742B2 (en) Apparatus and method for detection, location, and identification of gamma sources
JP6100693B2 (ja) 中性子を画像化および測定するシステム、中性子およびガンマ線を画像化し測定するシステム、および方法
US10310102B2 (en) Gamma-ray detector
Seo et al. Development of double-scattering-type Compton camera with double-sided silicon strip detectors and NaI (Tl) scintillation detector
Abbas et al. Calibration of а single hexagonal NaI (Tl) detector using a new numerical method based on the efficiency transfer method
CN112882080A (zh) 一种γ核素放射源方位的快速测量方法
Richards et al. High count rate pulse shape discrimination algorithms for neutron scattering facilities
Britton et al. Maximising the sensitivity of a γ spectrometer for low-energy, low-activity radionuclides using Monte Carlo simulations
Randall et al. A method of providing directionality for ionising radiation detectors—RadICAL
Gu et al. Investigating the minimum detectable activity concentration and contributing factors in airborne gamma-ray spectrometry
Alwars et al. Development of a high-precision gamma-ray source finder based on a single detector
Barzilov et al. Time encoded imaging of neutrons and photons using CLYC detector equipped with a dual mode collimator
Dong et al. Development and preliminary results of a large-pixel two-layer labr3 compton camera prototype
Takahashi et al. Development of omnidirectional gamma-imager with stacked scintillators
Guckes et al. Experimental study of directional detection of neutrons and gamma rays using an elpasolite scintillator array
Badran et al. An experimental method for the optimization of anti-Compton spectrometer
Islam et al. Study of a laboratory-based gamma spectrometry for food and environmental samples
Eran et al. Methodical optimization of mutual-shielding directional gamma detector
Fujimoto A simple gamma ray direction finder
Liu et al. Response of LaBr3: Ce scintillation detector itself to fast neutrons
US9507035B2 (en) Tri-material dual-species neutron/gamma spectrometer
Boo et al. Coded-aperture Gamma Imager for the Measurement of Ambient Dose Equivalent Rate
CN117130032B (zh) 一种全方位放射源定向方法、装置及存储介质
Liu et al. Development of a high-resolution and omnidirectional field-of-view neutron imager
Ghelman et al. Wide Energetic Response of 4π Directional Gamma Detector based on Combination of Compton Scattering and Photoelectric Effect

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination