CN113050151B - 一种识别放射性核素的方法以及测量系统 - Google Patents

一种识别放射性核素的方法以及测量系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种识别放射性核素的方法，包括以下步骤：获取待测样品的伽玛射线能量谱；根据所述伽玛射线能量谱中的全能峰识别所述待测样品中的放射性核素。由于不同放射性核素对应的伽玛射线全能峰均不相同，因而，通过获取待测样品的伽玛射线能量谱，并根据伽玛射线能量谱中的全能峰就能够对待测样品中的放射性核素进行识别。待测样品的伽玛射线能量谱的获取过程不需要破坏样品，因此，在不破坏样品的前提下能够对待测样品中的放射性核素进行识别。

Description

一种识别放射性核素的方法以及测量系统
技术领域
本申请涉及核材料非破坏性分析技术领域，尤其涉及一种识别放射性核素的方法以及测量系统。
背景技术
现有技术中在识别放射性核素的过程中，可能会对待测样品造成破坏。尚没有能够在不破坏待测样品的前提下对待测样品中的放射性核素进行识别的方法。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种识别放射性核素的方法以及测量系统，以便在不破坏待测样品的前提下对待测样品中的放射性核素进行识别。
为达到上述目的，本申请实施例一方面提供一种识别放射性核素的方法，包括以下步骤：
获取待测样品的伽玛射线能量谱；
根据所述伽玛射线能量谱中的全能峰识别所述待测样品中的放射性核素。
一实施例中，根据所述伽玛射线能量谱中的全能峰识别所述待测样品中的放射性核素，包括：
在第一能量集合中寻找第一目标能量，所述第一能量集合为所述伽玛射线能量谱中的所有全能峰所构成的集合，所述第一目标能量属于所述第二能量集合，所述第二能量集合为各放射性核素辐射出的伽玛射线全能峰所构成的集合；
当寻找到所述第一目标能量，所述待测样品中的放射性核素包括所述第一目标能量对应的放射性核素。
一实施例中，当寻找到的第一目标能量为1173keV或1332keV，所述待测样品中的放射性核素包括60Co。
一实施例中，当寻找到的第一目标能量为185keV，所述待测样品中的放射性核素包括235U。
一实施例中，当寻找到的第一目标能量为1001keV，所述待测样品中的放射性核素包括238U。
一实施例中，根据所述伽玛射线能量谱中的全能峰识别所述待测样品中的放射性核素，还包括：
在第一能量集合中寻找第二目标能量，所述第二目标能量为热中子等效伽玛射线全能峰；
当寻找到所述第二目标能量，所述待测样品中的放射性核素包括能够释放热中子的放射性核素。
一实施例中，当寻找到的第一目标能量为414keV以及第二目标能量为3.2MeV，所述待测样品中的放射性核素包括239Pu。
一实施例中，所述待测样品的伽玛射线能量谱通过处于预设状态的测量系统获取，在所述预设状态下，所述测量系统的道址与预设能量对应，所述方法还包括：对所述测量系统进行能量刻度以使所述测量系统处于所述预设状态。
一实施例中，对所述测量系统进行能量刻度以使所述测量系统处于所述预设状态，包括：
通过测量系统对多个标准伽玛点源的能量进行测量，任意两个所述标准伽玛点源的能量不相等，所述预设能量为所述标准伽玛点源的能量；
调整所述测量系统的工作参数以使所述测量系统的道址与所述标准伽玛点源的能量对应。
本申请实施例第二方面提供一种测量系统，所述测量系统用于实现上述任一种的方法，所述测量系统包括：
探测器，所述探测器具有钾冰石型闪烁晶体CLLB，或所述探测器具有钾冰石型闪烁晶体CLYC；以及
准直器，位于所述探测器的测量接收端。
本申请实施例的识别放射性核素的方法，由于不同放射性核素对应的伽玛射线全能峰均不相同，因而，通过获取待测样品的伽玛射线能量谱，并根据伽玛射线能量谱中的全能峰就能够对待测样品中的放射性核素进行识别。待测样品的伽玛射线能量谱的获取过程不需要破坏样品，因此，在不破坏样品的前提下能够对待测样品中的放射性核素进行识别。
附图说明
图1为本申请一实施例的识别放射性核素的方法流程图；
图2为本申请一实施例的测量系统的结构示意图；
图3为本申请一实施例的待测样品的伽玛射线能量谱。
附图标记说明：探测器1；准直器2；样品3。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
经探究发现，放射性核素会辐射出特定能量的伽玛射线，在伽玛射线能量谱中，不同放射性核素对应的伽玛射线全能峰均不相同。
鉴于此，请参阅图1，本申请实施例提供一种识别放射性核素的方法，包括以下步骤：
获取待测样品的伽玛射线能量谱；
根据伽玛射线能量谱中的全能峰识别待测样品中的放射性核素。
如此，由于不同放射性核素对应的伽玛射线全能峰均不相同，因而，通过获取待测样品的伽玛射线能量谱，并根据伽玛射线能量谱中的全能峰就能够对待测样品中的放射性核素进行识别。待测样品的伽玛射线能量谱的获取过程不需要破坏样品，因此，在不破坏样品的前提下能够对待测样品中的放射性核素进行识别。
需要解释的是，待测样品中可能没有能够释放中子的放射性核素，待测样品的伽玛射线能量谱中的所有全能峰均为待测样品直接辐射出的伽玛射线全能峰。
一实施例中，根据伽玛射线能量谱中的全能峰识别待测样品中的放射性核素，包括：
在第一能量集合中寻找第一目标能量，第一能量集合为伽玛射线能量谱中的所有全能峰所构成的集合，第一目标能量属于第二能量集合，第二能量集合为各放射性核素辐射出的伽玛射线全能峰所构成的集合；
当寻找到第一目标能量，待测样品中放射性核素包括第一目标能量对应的放射性核素。
如此，通过寻找第一目标能量，就能够识别出待测样品中包括了哪些放射性核素。
一实施例中，待测样品可能辐射出一个或多个伽玛射线全能峰。
一实施例中，60Co辐射出的伽玛射线全能峰为1173keV或1332keV，235U辐射出的伽玛射线全能峰为185keV，238U辐射出的伽玛射线全能峰为1001keV。239Pu辐射出的伽玛射线全能峰为414keV。第二能量集合包括1173keV、1332keV、185keV和414keV等等。
一实施例中，当寻找到的第一目标能量为1173keV或1332keV，待测样品中的放射性核素包括60Co。如此，由于60Co辐射出的伽玛射线全能峰通常为1173keV或1332keV，因而，在伽玛射线能量谱中的所有全能峰构成的集合中能够寻找到第一目标能量为1173keV或1332keV，即能够确定待测样品中的放射性核素包括60Co。
一实施例中，当寻找到的第一目标能量为185keV，待测样品中的放射性核素包括235U。如此，由于235U辐射出的伽玛射线全能峰通常为185keV，因而，在伽玛射线能量谱中的所有全能峰构成的集合中能够寻找到第一目标能量为185keV，即能够确定待测样品中的放射性核素包括235U。
一实施例中，当寻找到的第一目标能量为1001keV，待测样品中的放射性核素包括238U。如此，由于238U辐射出的伽玛射线全能峰通常为1001keV，因而，在伽玛射线能量谱中的所有全能峰构成的集合中能够寻找到第一目标能量为1001keV，即能够确定待测样品中的放射性核素包括238U。
需要解释的是，待测样品中的部分放射性核素可能会释放中子，待测样品的伽玛射线能量谱中可能存在一个或多个全能峰为待测样品直接辐射出的伽玛射线全能峰，待测样品的伽玛射线能量谱中可能存在一个或多个全能峰为待测样品释放的热中子形成的等效伽玛射线全能峰。
一实施例中，根据伽玛射线能量谱中的全能峰识别待测样品中的放射性核素，还包括：
在第一能量集合中寻找第二目标能量，第二目标能量为热中子等效伽玛射线全能峰；
当寻找到第二目标能量，待测样品中的放射性核素包括能够释放热中子的放射性核素。
如此，能够识别出待测样品中是否包含有能够释放热中子的放射性核素。
一实施例中，热中子等效伽玛射线全能峰为3.2MeV。
一实施例中，当寻找到第一目标能量为414keV以及第二目标能量为3.2MeV，待测样品中的放射性核素包括239Pu。如此，由于239Pu辐射出的伽玛射线全能峰通常为414keV且239Pu还能够释放热中子，因而，当在伽玛射线能量谱中的所有全能峰构成的集合中能够寻找到第一目标能量为414keV以及第二目标能量为3.2MeV，即能够确定待测样品中的放射性核素包括239Pu。
一实施例中，请参阅图3，图3示出了待测样品的伽玛射线能量谱，图3所示伽玛射线能量谱的其中一个全能峰为414keV，图3所示伽玛射线能量谱的其中一个全能峰为1173keV，图3所示伽玛射线能量谱的其中一个全能峰为1332keV，图3所示伽玛射线能量谱的其中一个全能峰为3.2MeV。
一实施例中，请参阅图2，待测样品的伽玛射线能量谱可以通过测量系统获取。
一实施例中，请参阅图1，待测样品的伽玛射线能量谱通过处于预设状态的测量系统获取，在预设状态下，测量系统的道址与预设能量对应，方法还包括：对测量系统进行能量刻度以使测量系统处于预设状态。如此，通过对测量系统进行能量刻度使测量系统处于预设状态，在预设状态下，测量系统各道址对应的能量都是确定的。通过处于预设状态下的测量系统能够较为准确地对待测样品进行测量得到伽玛射线能量谱。
需要说明的是，测量系统的每个道址对应了一个能量值，对测量系统进行能量刻度的过程，就是确定测量系统的每个道址对应的能量的过程。
需要说明的是，测量系统的道址可以理解为测量系统的能量道的地址。
一实施例中，利用标准伽玛点源对测量系统进行能量刻度。
一实施例中，标准伽玛点源通常为单一核素构成的样品。
一实施例中，标准伽玛点源可以为241Am、137Cs或60Co。
一实施例中，请参阅图1，对测量系统进行能量刻度以使测量系统处于预设状态，包括：
通过测量系统对多个标准伽玛点源的能量进行测量，任意两个标准伽玛点源的能量不相等，预设能量为标准伽玛点源的能量；
调整测量系统的工作参数以使测量系统的道址与标准伽玛点源的能量对应。
如此，利用测量系统对标准伽玛点源进行测量，通过调整测量系统的工作参数完成测量系统的能量刻度，使测量系统处于预设状态。
一实施例中，可以通过测量系统对多个标准伽玛点源同时进行测量。
一实施例中，测量系统的工作参数包括测量系统的工作电压、测量系统的增益、测量系统的测量时间以及测量系统的能量下域等。这些工作参数会影响测量系统的道址与能量的对应，调整测量系统的工作参数会使得测量系统的道址与不同的能量相对应。
请参阅图2，本申请实施例第二方面提供一种测量系统，测量系统用于实现上述任一种的识别放射性核素的方法，测量系统包括探测器1和准直器2。探测器1具有钾冰石型闪烁晶体CLLB，或探测器1具有钾冰石型闪烁晶体CLYC。准直器2位于探测器1的测量接收端。如此结构形式，当利用测量系统对样品3进行测量，样品3辐射出的伽玛射线和/或释放的中子经准直器2进入探测器1，探测器1接收样品3辐射出的伽玛射线和/或释放的中子并进行测量分析。
需要解释的是，钾冰石型闪烁晶体CLLB的化学式为Cs2LiLaBr6:Ce，该化学式的缩写即为CLLB。钾冰石型闪烁晶体CLYC的化学式为Cs2LiYCl6:Ce，该化学式的缩写即为CLYC。钾冰石型闪烁晶体CLLB和钾冰石型闪烁晶体CLYC均能够对伽玛射线、快中子以及热中子进行探测。钾冰石型闪烁晶体CLLB和钾冰石型闪烁晶体CLYC均对14～1275keV的伽玛射线具有较好的线性一致性。钾冰石型闪烁晶体CLLB和钾冰石型闪烁晶体CLYC均具有核素6Li和35Cl，待测样品释放的中子与6Li和/或35Cl发生核反应并释放能量从而实现测量系统对中子的间接探测。
一实施例中，测量系统对样品3进行测量。
一实施例中，样品3可以是待测样品。
一实施例中，样品3也可以是标准伽玛点源。
一实施例中，请参阅图2，准直器2位于探测器1与样品3之间。
本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，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保护范围之内。

Claims (5)

1.一种识别放射性核素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待测样品的伽玛射线能量谱；
根据所述伽玛射线能量谱中的全能峰识别所述待测样品中的放射性核素；
根据所述伽玛射线能量谱中的全能峰识别所述待测样品中的放射性核素，包括：
在第一能量集合中寻找第一目标能量，所述第一能量集合为所述伽玛射线能量谱中的所有全能峰所构成的集合，所述第一目标能量属于第二能量集合，所述第二能量集合为各放射性核素辐射出的伽玛射线全能峰所构成的集合；
当寻找到所述第一目标能量，所述待测样品中的放射性核素包括所述第一目标能量对应的放射性核素；
根据所述伽玛射线能量谱中的全能峰识别所述待测样品中的放射性核素，还包括：
在第一能量集合中寻找第二目标能量，所述第二目标能量为热中子等效伽玛射线全能峰；
当寻找到所述第二目标能量，所述待测样品中的放射性核素包括能够释放热中子的放射性核素。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当寻找到的第一目标能量为414keV以及第二目标能量为3.2MeV，所述待测样品中的放射性核素包括239Pu。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待测样品的伽玛射线能量谱通过处于预设状态的测量系统获取，在所述预设状态下，所述测量系统的道址与预设能量对应，所述方法还包括：对所述测量系统进行能量刻度以使所述测量系统处于所述预设状态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述测量系统进行能量刻度以使所述测量系统处于所述预设状态，包括：
通过测量系统对多个标准伽玛点源的能量进行测量，任意两个所述标准伽玛点源的能量不相等，所述预设能量为所述标准伽玛点源的能量；
调整所述测量系统的工作参数以使所述测量系统的道址与所述标准伽玛点源的能量对应。
5.一种测量系统，其特征在于，所述测量系统用于实现权利要求1~4任一项所述的方法，所述测量系统包括：
探测器，所述探测器具有钾冰石型闪烁晶体CLLB，或所述探测器具有钾冰石型闪烁晶体CLYC；以及
准直器，位于所述探测器的测量接收端。
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