CN116559929B - 一种基于超算平台的辐射探测器表征方法及设备 - Google Patents
一种基于超算平台的辐射探测器表征方法及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116559929B CN116559929B CN202310853194.9A CN202310853194A CN116559929B CN 116559929 B CN116559929 B CN 116559929B CN 202310853194 A CN202310853194 A CN 202310853194A CN 116559929 B CN116559929 B CN 116559929B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- detector
- input file
- file
- source
- value
- 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.)
- Active
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 92
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 75
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 62
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 58
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 3
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
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
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/90—Details of database functions independent of the retrieved data types
- G06F16/903—Querying
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N5/00—Computing arrangements using knowledge-based models
- G06N5/01—Dynamic search techniques; Heuristics; Dynamic trees; Branch-and-bound
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N7/00—Computing arrangements based on specific mathematical models
- G06N7/01—Probabilistic graphical models, e.g. probabilistic networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Probability & Statistics with Applications (AREA)
- Algebra (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于超算平台的辐射探测器表征方法及设备，属于辐射测量技术领域。该方法基于探测器的结构参数范围及放射源的射线能量和位置取值范围生成蒙特卡罗输入文件集，利用超算平台计算蒙特卡罗输入文件集中输入文件的模拟效率，基于输入文件及其模拟效率生成探测器模型数据库文件；利用标准点源对探测器进行测量，根据测量效率与探测器模型数据库文件中的模拟效率误差选择目标输入文件；利用标准体源对探测器进行测量，根据测量效率与目标输入文件的模拟效率之间的误差选择最优目标输入文件，并利用其中的结构参数对探测器进行表征。本发明提供的基于超算平台的辐射探测器表征方法流程简单，对于同一型号的探测器无需逐个表征。
Description
技术领域
本发明涉及辐射测量技术领域，尤其是指一种基于超算平台的辐射探测器表征方法及设备。
背景技术
伽马辐射探测器在应用时，往往需要进行效率的校准。其中，无源效率刻度由于不需要使用放射源，可以应用的场景更加广泛。无源效率刻度通过对探测器表征，用户输入源的几何数据及刻度软件完成。刻度软件采用模拟计算的方法计算样品的探测效率，实现样品的无源刻度。它通过把探测器的几何模型所产生的探测器特征、数学几何参数和实际样品参数结合在一起，产生高精度的定性和定量分析结果。此种方法的优点是成本较低，系统通过刻度软件实现对样品的无源效率刻度，因此不必购买大量的刻度源，节省时间，快速校准。使用无源效率刻度软件刻度一个新的样品源只需要花费几秒的时间，而不需要准备传统的标准源以及进行长时间的测量，使用范围更广。当测量大尺寸样品或者复杂样品时，一般很难用标准源进行刻度，而无源效率刻度能够对几乎任意类型和尺寸条件下的样品进行效率计算。因此，系统无源刻度测量法与传统的现场采样后在实验室进行分析的方法相比，测量精度和速度都有很大的提高，费用也相对较低，体现了无源刻度测量法无法比拟的优越性。
然而，无源效率刻度的使用需要厂家对探测器的几何模型进行精准的表征，并通过蒙特卡罗方法进行建模，以及进行大量实验测量以校准模型。而且，厂家给出的探测器参数信息往往准确性很差，需要反复修正模型。其中，有研究使用X射线成像的方法对探测器内部形状及尺寸进行测量，但由于X射线成像的几何角问题，往往难以对所有尺寸进行测量，也无法测量晶体表面的死层厚度。国外厂家如mirion公司，采用每个探测器单独表征，使用放射源为可溯源的多能量标准源在7个位置进行刻度测量。并对测量结果与8个表征过的探测器结合分析软件进行测量结果对比，探测器模型修正完成后，给出4个实际样品（50mm直径滤纸、20cc液闪瓶、350cc杯状样品、2800cc马林杯）、以及点源在多个位置的测量结果一致性报告。整个流程往往需要数周的时间，且对于各个步骤的测量都要保证较高的精度，而且所使用的标准物质和标准源需要定期校准，由于校准所使用的核素存在短半衰期的核素，往往还需要进行定期更换。随着探测器使用时间的增加，死层厚度也会逐渐变化，从而引起效率误差的增大，就需要将探测器寄回厂家重新进行表征。
综上所述，现有的辐射探测器表征方法存在表征流程复杂，表征周期长以及探测器长时间使用后需要重新进行表征、同一型号的探测器仍需要逐个表征的问题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的表征流程复杂，表征周期长以及探测器长时间使用后需要重新进行表征、同一型号的探测器仍需要逐个表征的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于超算平台的辐射探测器表征方法，包括：
设定探测器的结构参数范围以及递进精度，并基于所述结构参数范围以及递进精度对探测器的结构参数进行取值，基于每次取值生成探测器模型文件集；
分别设定探测器放射源的射线能量和位置的取值范围，并在所述射线能量和位置的取值范围内分别对探测器放射源的射线能量和位置进行取值，将每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成蒙特卡罗输入文件集；
将所述蒙特卡罗输入文件集上传至超算平台，计算所述蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件对应的模拟效率，基于所述输入文件及其对应的模拟效率得到探测器模型数据库文件；
利用标准点源对探测器进行测量，计算探测器的第一测量效率；
获取所述探测器模型数据库文件中探测器放射源的射线能量和位置与所述标准点源的射线能量和位置相同的目标输入文件子集；
计算所述目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率与所述第一测量效率的第一误差，将所述目标输入文件子集中第一误差小于预设误差的输入文件作为目标输入文件；
利用标准体源对探测器进行测量，计算探测器的第二测量效率，分别计算所述第二测量效率与所述目标输入文件对应的模拟效率之间的第二误差，将所述第二误差最小的目标输入文件中的探测器结构参数作为探测器表征参数。
在本发明的一个实施例中，所述设定探测器的结构参数范围以及递进精度，并基于所述结构参数范围以及递进精度对探测器的结构参数进行取值，基于每次取值生成探测器模型文件集包括：
获取探测器的结构参数，所述结构参数包括但不限于探测器的内部晶体固定壳体以及外部壳体的尺寸、晶体直径、晶体长度、晶体外侧死层厚度、晶体内孔死层厚度；
分别设定所述晶体直径、所述晶体长度、所述晶体外侧死层厚度以及所述晶体内孔死层厚度的取值范围以及相应的递进精度；
在取值范围内基于相应的递进精度分别对所述晶体直径、所述晶体长度、所述晶体外侧死层厚度以及所述晶体内孔死层厚度进行取值，并基于每次取值生成相应的探测器模型文件；
将所述探测器模型文件组合得到探测器模型文件集。
在本发明的一个实施例中，所述分别设定探测器放射源的射线能量和位置的取值范围，并在所述射线能量和位置的取值范围内分别对探测器放射源的射线能量和位置进行取值，将每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成蒙特卡罗输入文件集包括：
根据探测器放射源实际测量区域设定探测器放射源的位置取值范围以及测量精度，并在所述位置取值范围内基于所述测量精度在探测器剖面、端面和侧面进行取值；
设定探测器放射源的射线能量取值范围，并在所述射线能量取值范围内进行取值；
将探测器放射源的位置和射线能量的每次取值分别与所述探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成与每次取值相应的输入文件子集；
将多个输入文件子集组合得到蒙特卡罗输入文件集。
在本发明的一个实施例中，所述将所述蒙特卡罗输入文件集上传至超算平台，计算所述蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件对应的模拟效率，基于所述输入文件及其对应的模拟效率得到探测器模型数据库文件包括：
将所述蒙特卡罗输入文件集中的输入文件划分为N组；
将所述N组输入文件上传至超算平台，计算每个输入文件对应的模拟效率和不确定度；
基于所述N组输入文件及其对应的模拟效率和不确定度得到探测器模型数据库文件。
在本发明的一个实施例中，所述标准点源和所述标准体源均为单能放射源。
在本发明的一个实施例中，利用标准点源或标准体源对探测器进行测量时，测量位置取值在探测器放射源的位置取值范围内。
在本发明的一个实施例中，所述第一测量效率的计算公式为：
，
其中，为标准点源的特征峰净计数，/>为标准点源的测量活时间，/>为标准点源能量发射几率，/>为标准点源修正后的活度值；
所述第二测量效率的计算公式为：
，
其中，为标准体源的特征峰净计数，/>为标准体源的测量活时间，/>为标准体源能量发射几率，/>为标准体源修正后的活度值。
在本发明的一个实施例中，所述第一误差的计算公式为：
，
其中，为目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率；
所述第二误差的计算公式为：
，
其中，为目标输入文件对应的模拟效率。
本发明还提供了一种基于超算平台的辐射探测器表征设备，包括：
上位机，包括：
探测器模型文件生成模块，用于设定探测器的结构参数范围以及递进精度，并基于所述结构参数范围以及递进精度对探测器的结构参数进行取值，基于每次取值生成探测器模型文件集；
蒙特卡罗输入文件集生成模块，用于分别设定探测器放射源的射线能量和位置的取值范围，并在所述射线能量和位置的取值范围内分别对探测器放射源的射线能量和位置进行取值，将每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成蒙特卡罗输入文件集；
数据获取模块，用于接收超算平台发送的探测器模型数据库文件和测量模组发送的标准点源的射线能量和位置、第一测量效率与第二测量效率，并获取所述探测器模型数据库文件中探测器放射源的射线能量和位置与所述标准点源的射线能量和位置相同的目标输入文件子集，以及所述目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率；
计算模块，用于计算所述目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率与所述第一测量效率的第一误差，将所述目标输入文件子集中第一误差小于预设误差的输入文件作为目标输入文件，并分别计算所述第二测量效率与所述目标输入文件对应的模拟效率之间的第二误差，将所述第二误差最小的目标输入文件中的探测器结构参数作为探测器表征参数；
超算平台，与所述上位机通讯连接，用于接收所述上位机的蒙特卡罗输入文件集生成模块生成的蒙特卡罗输入文件集，并计算所述蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件对应的模拟效率，基于所述输入文件及其对应的模拟效率得到探测器模型数据库文件，并将所述探测器模型数据库文件发送至所述上位机；
测量模组，与所述上位机通讯连接，包括：
第一测量单元，用于利用标准点源对探测器进行测量，采集探测器的第一测量效率，并将所述标准点源的射线能量和位置以及所述第一测量效率发送至所述上位机；
第二测量单元，用于利用标准体源对探测器进行测量，采集探测器的第二测量效率，并将所述第二测量效率发送至所述上位机。
在本发明的一个实施例中，所述蒙特卡罗输入文件集生成模块包括：
第一取值范围设定单元，用于根据探测器放射源实际测量区域设定探测器放射源的位置取值范围以及测量精度，并在所述位置取值范围内基于所述测量精度在探测器剖面、端面和侧面进行取值；
第二取值范围设定单元，用于设定探测器放射源的射线能量取值范围，并在所述射线能量取值范围内进行取值；
输入文件子集生成单元，用于将探测器放射源的位置和射线能量的每次取值分别与所述探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成与每次取值相应的输入文件子集；
蒙特卡罗输入文件集生成单元，用于将多个输入文件子集组合得到蒙特卡罗输入文件集；
蒙特卡罗输入文件集划分单元，用于将所述蒙特卡罗输入文件集中的输入文件划分为N组；
输入文件发送单元，用于将所述N组输入文件上传至所述超算平台，以便计算每个输入文件对应的模拟效率和不确定度。
本申请针对同一型号探测器的可变结构参数设定了取值范围，并基于不同结构参数、不同放射源的射线能量和位置建立了蒙特卡罗输入文件集，利用超算平台计算该蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件对应的模拟效率，并基于输入文件及其对应的模拟效率得到探测器模型数据库文件，使用超算平台计算输入文件对应的模拟效率，提高了计算效率，缩短了探测器表征周期；在对同一型号的探测器进行表征时，仅需要根据效率误差在该探测器模型数据库中进行调用比对，不需要对每个探测器进行逐个表征，表征流程简单且时间相对较短，并且在探测器使用时间过长导致表征参数不准确时，仅需要重新使用标准点源和标准体源对探测器进行测量，在探测器模型数据库文件中调用效率误差最小的输入文件中的结构参数作为当前探测器表征参数。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明提供的基于超算平台的辐射探测器表征方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种伽马探测器模型结构参数示意图；
图3为本发明实施例提供的一种放射源位置取值示意图；
图4为本发明提供的基于超算平台的辐射探测器表征设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
伽马辐射探测器在应用前往往需要对其进行效率校准，但是目前常用的无源效率刻度方法需要对探测器模型进行精准的表征，因此，本申请提供了一种用于伽马探测器的基于超算平台的辐射探测器表征方法及设备。
参照图1所示为本发明提供的基于超算平台的辐射探测器表征方法流程示意图，具体包括：
S10：设定探测器的结构参数范围以及递进精度，并基于该结构参数范围以及递进精度对探测器的结构参数进行取值，基于每次取值生成探测器模型文件集。
S20：分别设定探测器放射源的射线能量和位置的取值范围，并在该射线能量和位置的取值范围内分别对探测器放射源的射线能量和位置进行取值，将每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成蒙特卡罗输入文件集。
S30：将蒙特卡罗输入文件集上传至超算平台，计算蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件对应的模拟效率，基于输入文件及其对应的模拟效率得到探测器模型数据库文件。
S40：利用标准点源对探测器进行测量，计算探测器的第一测量效率。
具体地，步骤S40的具体实现方式为：使用标准点源在设定的探测器放射源的位置取值范围内选择测量位置对探测器进行测量，并计算第一测量效率。
其中，第一测量效率的计算公式为：
，
其中，为标准点源的特征峰净计数，/>为标准点源的测量活时间，/>为标准点源能量发射几率，/>为标准点源修正后的活度值。
S50：获取探测器模型数据库文件中探测器放射源的射线能量和位置与标准点源的射线能量和位置相同的目标输入文件子集。
具体地，步骤S50的具体实现方式为：获取标准点源的射线能量和位置，并以标准点源的射线能量和位置为索引，提取探测器模型数据库文件中探测器放射源的射线能量和位置与该标准点源的射线能量和位置取值相同的目标输入文件子集。
其中，标准点源的射线能量和位置为已知参数。
S60：计算目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率与第一测量效率的第一误差，将目标输入文件子集中第一误差小于预设误差的输入文件作为目标输入文件。
具体地，第一误差的计算公式为：
，
其中，为目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率。
S70：利用标准体源对探测器进行测量，计算探测器的第二测量效率，分别计算第二测量效率与目标输入文件对应的模拟效率之间的第二误差，将第二误差最小的目标输入文件中的探测器结构参数作为探测器表征参数。
具体地，步骤S70的具体实现方式为：使用标准体源在探测器放射源的位置取值范围内选择测量位置对探测器进行测量，并计算第二测量效率。
其中，第二测量效率的计算公式为：
，
其中，为标准体源的特征峰净计数，/>为标准体源的测量活时间，/>为标准体源能量发射几率，/>为标准体源修正后的活度值。
第二误差的计算公式为：
，
其中，为目标输入文件对应的模拟效率。
本申请提供的基于超算平台的辐射探测器表征方法针对同一型号探测器的可变结构参数设定了取值范围，并基于不同结构参数的探测器建立了探测器模型文件集，基于该探测器模型文件集和设定的探测器放射源的射线能量和取值生成蒙特卡罗输入文件集，利用超算平台得到蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件的模拟效率，并基于输入文件及其模拟效率生成探测器模型数据库文件。在对同一型号的不同探测器进行表征时，仅需要使用标准点源和标准体源对探测器进行测量，根据测量效率在该探测器模型数据库中进行调用比对，不需要对每个探测器进行逐个表征，表征流程简单且时间相对较短，并且在探测器使用时间过长导致表征参数不准确时，仅需要重新使用标准点源和标准体源对探测器进行测量，在探测器模型数据库文件中调用效率误差最小的输入文件中的结构参数作为当前探测器表征参数。
具体地，步骤S10的具体实现方式为：
S100：获取探测器的结构参数，该结构参数包括但不限于探测器的内部晶体固定壳体以及外部壳体的尺寸、晶体直径、晶体长度、晶体外侧死层厚度、晶体内孔死层厚度。
如图2所示为本申请实施例提供的一种伽马辐射探测器模型参数示意图，从图中可以看出，探测器的主要尺寸包括：晶体直径C1、晶体长度D1、晶体固定环内径C2、外壳直径C3、端窗厚度T1、迈拉膜厚度T2、迈拉膜固定环厚度T3、迈拉膜固定环宽度D3、晶体固定环厚度T4、晶体固定凸台厚度T5、晶体固定凸台宽度D5、外壳侧壁厚度T6、晶体外侧死层厚度T7、晶体内孔死层厚度T8、间距D4、间距D6。
S101：分别设定晶体直径、晶体长度、晶体外侧死层厚度以及晶体内孔死层厚度的取值范围以及相应的递进精度。
S102：在取值范围内基于相应的递进精度分别对晶体直径、晶体长度、晶体外侧死层厚度以及晶体内孔死层厚度进行取值，并基于每次取值生成相应的探测器模型文件。
具体地，当晶体直径、晶体长度、晶体外侧死层厚度及晶体内孔死层厚度中任意一个变量取不同值时，均生成一个对应的包含有探测器内部使用的晶体固定壳体以及外部壳体尺寸和变量尺寸的探测器模型文件。
示例地，对晶体直径在设定的取值范围内基于相应的递进精度进行取值时，每当晶体直径取不同的值时，相应的生成一个包含探测器结构参数的探测器模型文件。
S103：将探测器模型文件组合得到探测器模型文件集。
示例地，探测器模型文件集中的探测器模型文件的数量为：
，
其中，表示变量的个数，/>表示变量的编号，/>表示第/>个变量的取值范围，表示第/>个变量的递进精度。
由于同一型号的探测器其内部使用的晶体固定壳体以及外部壳体尺寸(参考图2中的D2-D6，T3-T6，C2-C3）均为固定尺寸，因此本申请仅对变量尺寸晶体直径C1、晶体长度D1、晶体外侧死层厚度T7以及晶体内孔死层厚度T8设定取值范围，并设定相应的递进精度以便对该变量尺寸进行取值。
具体地，步骤S20的具体实现方式为：
S200：根据探测器实际测量区域设定探测器放射源的位置取值范围以及测量精度，并在该位置取值范围内基于测量精度在探测器剖面、端面和侧面进行取值。
如图3所示为本申请实施例提供的对放射源位置进行取值的示意图，由于晶体及探测器均具有轴对称的特性，因此只需要在探测器剖面一侧、端面和侧面的不同位置进行取值。
示例地，可以将放射源位置p使用坐标点（x，y）表示，其中，y为沿探测器轴向的位置，x为垂直于轴向的位置，其不同位置取值之间的间隔可以根据测量精度进行设置。
S201：设定探测器放射源的射线能量取值范围，并在该射线能量取值范围内进行取值。
探测器放射源的射线能量取值范围根据实际具备的放射源能量进行设定，示例地，在本实施例中，射线能量取值范围为3KeV~10MeV，基于此，在该取值范围内获取不同射线能量离散点。
S202：将探测器放射源的位置和射线能量的每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成与每次取值相应的蒙特卡罗输入文件子集。
将每一组位置取值和射线能量取值分别与每个探测器模型文件组合得到当前位置取值和射线能量取值对应的蒙特卡罗输入文件子集，蒙特卡罗输入文件子集中的每个输入文件均包含有探测器模型文件、探测器放射源位置、探测器放射源射线能量。
S203：将多个输入文件子集组合得到蒙特卡罗输入文件集。
示例地，蒙特卡罗输入文件集中的输入文件数量为：
，
其中，为探测器放射源射线能量的数量，/>为探测器放射源位置的数量，/>为探测器模型文件的数量。
由于生成的输入文件数量往往达到几十万甚至数百万条，普通计算机已经无法计算需求，因此本申请借助超级计算机进行计算。而且，对于每个输入文件仅需要计算其对应的模拟效率和不确定度，计算任务较少，但需要计算的输入文件数量较多，因此本申请实施例采用单条少节点，多任务多线程的方法进行运算，即采用串行和并行结合的运算方式，从而实现高效运算。
具体地，步骤S30的具体实现方式为：
S300：将蒙特卡罗输入文件集中的输入文件划分为N组。
S301：将N组输入文件上传至超算平台，计算每个输入文件对应的模拟效率和不确定度。
S302：基于N组输入文件及其对应的模拟效率和不确定度得到探测器模型数据库文件。
示例地，将输入文件输入至超级计算机后，提取超级计算机的输出数据，其中，/>为该输入文件对应的模拟效率，/>为该模拟效率对应的不确定度。
具体地，将每个输入文件及其对应的模拟效率和不确定度组合作为探测器模型数据库文件中的一组探测器模型参数，例如：（D2-D6，T3-T6，C2-C3，C1，D1，T7，T8，E，p，），其中，E表示放射源射线能量，p表示放射源位置。基于N组输入文件及其对应的模拟效率和不确定度生成探测器模型数据库文件，即最后生成的探测器模型数据库文件中包含有N组探测器模型参数。
该探测器模型数据库文件中包含同一型号探测器在不同结构参数、不同放射源位置、不同放射源能量下对应的模拟效率和不确定度，因此在对同一型号的探测器进行表征时，仅需从该探测器模型数据库文件中进行选择调用效率误差最小的输入文件中的结构参数作为探测器表征参数即可，不需要对每个探测器进行逐个表征。
可选地，对探测器进行测量时的标准点源和标准体源均为单能射线放射源，相比多能/>射线放射源，单能/>射线放射源在计算效率时不需要考虑符合相加效应。
本申请还提供了一种基于超算平台的辐射探测器表征设备，如图4所示，包括：
上位机10，包括：
探测器模型文件生成模块110，用于设定探测器的结构参数范围以及递进精度，并基于结构参数范围以及递进精度对探测器的结构参数进行取值，基于每次取值生成探测器模型文件集。
蒙特卡罗输入文件集生成模块120，用于分别设定探测器放射源的射线能量和位置的取值范围，并在射线能量和位置的取值范围内分别对探测器放射源的射线能量和位置进行取值，将每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成蒙特卡罗输入文件集。
数据获取模块130，用于接收超算平台发送的探测器模型数据库文件和测量模组发送的标准点源的射线能量和位置、第一测量效率与第二测量效率，并获取探测器模型数据库文件中探测器放射源的射线能量和位置与标准点源的射线能量和位置相同的目标输入文件子集，以及目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率。
计算模块140，用于计算目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率与所述第一测量效率的第一误差，将目标输入文件子集中第一误差小于预设误差的输入文件作为目标输入文件，并分别计算第二测量效率与目标输入文件对应的模拟效率之间的第二误差，将第二误差最小的目标输入文件中的探测器结构参数作为探测器表征参数。
超算平台20，与上位机通讯连接，用于接收上位机的输入文件生成模块生成的蒙特卡罗输入文件集，并计算蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件对应的模拟效率，基于输入文件及其对应的模拟效率得到探测器模型数据库文件，并将探测器模型数据库文件发送至上位机。
测量模组30，与上位机通讯连接，包括：
第一测量单元310，用于利用标准点源对探测器进行测量，采集探测器的第一测量效率，并将标准点源的射线能量和位置以及第一测量效率发送至上位机。
第二测量单元320，用于利用标准体源对探测器进行测量，采集探测器的第二测量效率，并将第二测量效率发送至上位机。
具体地，在一些实施例中，蒙特卡罗输入文件集生成模块120包括：
第一取值范围设定单元121，用于根据探测器放射源实际测量区域设定探测器放射源的位置取值范围以及测量精度，并在位置取值范围内基于测量精度在探测器剖面、端面和侧面进行取值。
第二取值范围设定单元122，用于设定探测器放射源的射线能量取值范围，并在射线能量取值范围内进行取值。
输入文件子集生成单元123，用于将探测器放射源的位置和射线能量的每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成与每次取值相应的输入文件子集。
蒙特卡罗输入文件集生成单元124，用于将多个输入文件子集组合得到蒙特卡罗输入文件集。
蒙特卡罗输入文件集划分单元125，用于将蒙特卡罗输入文件集中的输入文件划分为N组。
输入文件发送单元126，用于将N组输入文件上传至超算平台，以便计算每个输入文件对应的模拟效率和不确定度。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种基于超算平台的辐射探测器表征方法，其特征在于，包括：
设定探测器的结构参数范围以及递进精度，并基于所述结构参数范围以及递进精度对探测器的结构参数进行取值，基于每次取值生成探测器模型文件集；
分别设定探测器放射源的射线能量和位置的取值范围，并在所述射线能量和位置的取值范围内分别对探测器放射源的射线能量和位置进行取值，将每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成蒙特卡罗输入文件集；
将所述蒙特卡罗输入文件集上传至超算平台，计算所述蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件对应的模拟效率，基于所述输入文件及其对应的模拟效率得到探测器模型数据库文件；
利用标准点源对探测器进行测量，计算探测器的第一测量效率；
获取所述探测器模型数据库文件中探测器放射源的射线能量和位置与所述标准点源的射线能量和位置相同的目标输入文件子集；
计算所述目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率与所述第一测量效率的第一误差，将所述目标输入文件子集中第一误差小于预设误差的输入文件作为目标输入文件；
利用标准体源对探测器进行测量，计算探测器的第二测量效率，分别计算所述第二测量效率与所述目标输入文件对应的模拟效率之间的第二误差，将所述第二误差最小的目标输入文件中的探测器结构参数作为探测器表征参数。
2.根据权利要求1所述的基于超算平台的辐射探测器表征方法，其特征在于，所述设定探测器的结构参数范围以及递进精度，并基于所述结构参数范围以及递进精度对探测器的结构参数进行取值，基于每次取值生成探测器模型文件集包括：
获取探测器的结构参数，所述结构参数包括但不限于探测器的内部晶体固定壳体以及外部壳体的尺寸、晶体直径、晶体长度、晶体外侧死层厚度、晶体内孔死层厚度；
分别设定所述晶体直径、所述晶体长度、所述晶体外侧死层厚度以及所述晶体内孔死层厚度的取值范围以及相应的递进精度；
在取值范围内基于相应的递进精度分别对所述晶体直径、所述晶体长度、所述晶体外侧死层厚度以及所述晶体内孔死层厚度进行取值，并基于每次取值生成相应的探测器模型文件；
将所述探测器模型文件组合得到探测器模型文件集。
3.根据权利要求1所述的基于超算平台的辐射探测器表征方法，其特征在于，所述分别设定探测器放射源的射线能量和位置的取值范围，并在所述射线能量和位置的取值范围内分别对探测器放射源的射线能量和位置进行取值，将每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成蒙特卡罗输入文件集包括：
根据探测器放射源实际测量区域设定探测器放射源的位置取值范围以及测量精度，并在所述位置取值范围内基于所述测量精度在探测器剖面、端面和侧面进行取值；
设定探测器放射源的射线能量取值范围，并在所述射线能量取值范围内进行取值；
将探测器放射源的位置和射线能量的每次取值分别与所述探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成与每次取值相应的输入文件子集；
将多个输入文件子集组合得到蒙特卡罗输入文件集。
4.根据权利要求1所述的基于超算平台的辐射探测器表征方法，其特征在于，所述将所述蒙特卡罗输入文件集上传至超算平台，计算所述蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件对应的模拟效率，基于所述输入文件及其对应的模拟效率得到探测器模型数据库文件包括：
将所述蒙特卡罗输入文件集中的输入文件划分为N组；
将所述N组输入文件上传至超算平台，计算每个输入文件对应的模拟效率和不确定度；
基于所述N组输入文件及其对应的模拟效率和不确定度得到探测器模型数据库文件。
5.根据权利要求1所述的基于超算平台的辐射探测器表征方法，其特征在于，所述标准点源和所述标准体源均为单能射线放射源。
6.根据权利要求1所述的基于超算平台的辐射探测器表征方法，其特征在于，利用标准点源或标准体源对探测器进行测量时，测量位置取值在探测器放射源的位置取值范围内。
7.根据权利要求1所述的基于超算平台的辐射探测器表征方法，其特征在于，所述第一测量效率的计算公式为：
，
其中，为标准点源的特征峰净计数，/>为标准点源的测量活时间，/>为标准点源能量发射几率，/>为标准点源修正后的活度值；
所述第二测量效率的计算公式为：
，
其中，为标准体源的特征峰净计数，/>为标准体源的测量活时间，/>为标准体源能量发射几率，/>为标准体源修正后的活度值。
8.根据权利要求7所述的基于超算平台的辐射探测器表征方法，其特征在于，所述第一误差的计算公式为：
，
其中，为目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率；
所述第二误差的计算公式为：
，
其中，为目标输入文件对应的模拟效率。
9.一种基于超算平台的辐射探测器表征设备，其特征在于，包括：
上位机，包括：
探测器模型文件生成模块，用于设定探测器的结构参数范围以及递进精度，并基于所述结构参数范围以及递进精度对探测器的结构参数进行取值，基于每次取值生成探测器模型文件集；
蒙特卡罗输入文件集生成模块，用于分别设定探测器放射源的射线能量和位置的取值范围，并在所述射线能量和位置的取值范围内分别对探测器放射源的射线能量和位置进行取值，将每次取值分别与探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成蒙特卡罗输入文件集；
数据获取模块，用于接收超算平台发送的探测器模型数据库文件和测量模组发送的标准点源的射线能量和位置、第一测量效率与第二测量效率，并获取所述探测器模型数据库文件中探测器放射源的射线能量和位置与所述标准点源的射线能量和位置相同的目标输入文件子集，以及所述目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率；
计算模块，用于计算所述目标输入文件子集中的输入文件对应的模拟效率与所述第一测量效率的第一误差，将所述目标输入文件子集中第一误差小于预设误差的输入文件作为目标输入文件，并分别计算所述第二测量效率与所述目标输入文件对应的模拟效率之间的第二误差，将所述第二误差最小的目标输入文件中的探测器结构参数作为探测器表征参数；
超算平台，与所述上位机通讯连接，用于接收所述上位机的蒙特卡罗输入文件集生成模块生成的蒙特卡罗输入文件集，并计算所述蒙特卡罗输入文件集中每个输入文件对应的模拟效率，基于所述输入文件及其对应的模拟效率得到探测器模型数据库文件，并将所述探测器模型数据库文件发送至所述上位机；
测量模组，与所述上位机通讯连接，包括：
第一测量单元，用于利用标准点源对探测器进行测量，采集探测器的第一测量效率，并将所述标准点源的射线能量和位置以及所述第一测量效率发送至所述上位机；
第二测量单元，用于利用标准体源对探测器进行测量，采集探测器的第二测量效率，并将所述第二测量效率发送至所述上位机。
10.根据权利要求9所述的基于超算平台的辐射探测器表征设备，其特征在于，所述蒙特卡罗输入文件集生成模块包括：
第一取值范围设定单元，用于根据探测器放射源实际测量区域设定探测器放射源的位置取值范围以及测量精度，并在所述位置取值范围内基于所述测量精度在探测器剖面、端面和侧面进行取值；
第二取值范围设定单元，用于设定探测器放射源的射线能量取值范围，并在所述射线能量取值范围内进行取值；
输入文件子集生成单元，用于将探测器放射源的位置和射线能量的每次取值分别与所述探测器模型文件集中的每个探测器模型文件组合，生成与每次取值相应的输入文件子集；
蒙特卡罗输入文件集生成单元，用于将多个输入文件子集组合得到蒙特卡罗输入文件集；
蒙特卡罗输入文件集划分单元，用于将所述蒙特卡罗输入文件集中的输入文件划分为N组；
输入文件发送单元，用于将所述N组输入文件上传至所述超算平台，以便计算每个输入文件对应的模拟效率和不确定度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310853194.9A CN116559929B (zh) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 一种基于超算平台的辐射探测器表征方法及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310853194.9A CN116559929B (zh) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 一种基于超算平台的辐射探测器表征方法及设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116559929A CN116559929A (zh) | 2023-08-08 |
| CN116559929B true CN116559929B (zh) | 2023-10-17 |
Family
ID=87498703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310853194.9A Active CN116559929B (zh) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 一种基于超算平台的辐射探测器表征方法及设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116559929B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117473799B (zh) * | 2023-12-28 | 2024-04-09 | 苏州泰瑞迅科技有限公司 | 一种基于超算平台的辐射探测器点源效率计算方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106199676A (zh) * | 2015-04-30 | 2016-12-07 | 北京中智核安科技有限公司 | 一种伽玛探测器无源效率刻度新方法 |
| CN112269205A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-26 | 中国原子能科学研究院 | 用于确定放射性探测器参数的方法 |
| CN114252900A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-29 | 江苏赛诺格兰医疗科技有限公司 | 一种用于测量放射源活度的计数活度计 |
| CN115146545A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-10-04 | 中国核动力研究设计院 | 一种核反应堆堆芯临界稳态参数智能分析方法及系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10646186B2 (en) * | 2016-01-18 | 2020-05-12 | Canon Medical Systems Corporation | X-ray CT apparatus, information processing device and information processing method |
| KR102433912B1 (ko) * | 2020-10-14 | 2022-08-23 | 대한민국 | 가변수심 음탐기의 다중운용수심 결정장치 및 방법 |
-
2023
- 2023-07-12 CN CN202310853194.9A patent/CN116559929B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106199676A (zh) * | 2015-04-30 | 2016-12-07 | 北京中智核安科技有限公司 | 一种伽玛探测器无源效率刻度新方法 |
| CN112269205A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-26 | 中国原子能科学研究院 | 用于确定放射性探测器参数的方法 |
| CN114252900A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-29 | 江苏赛诺格兰医疗科技有限公司 | 一种用于测量放射源活度的计数活度计 |
| CN115146545A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-10-04 | 中国核动力研究设计院 | 一种核反应堆堆芯临界稳态参数智能分析方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116559929A (zh) | 2023-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bronson | Validation of the accuracy of the LabSOCS software for mathematical efficiency calibration of Ge detectors for typical laboratory samples | |
| CN116559929B (zh) | 一种基于超算平台的辐射探测器表征方法及设备 | |
| CN104376211A (zh) | 一种坐标测量机测量不确定度评定方法 | |
| CN106466186A (zh) | 一种用于pet设备的校正方法和装置 | |
| CN106794358A (zh) | 使用电子射野影像装置(epid)的线性加速器(linac)的验收、调试和持续基准测试 | |
| Miller et al. | Applicability of the software cost model COCOMO II to HPC projects | |
| CN111581080A (zh) | 用于生成接口测试数据的方法、装置、设备和存储介质 | |
| Müller et al. | Comparison of different measures for the single point uncertainty in industrial X-ray computed tomography | |
| CN113342671B (zh) | 对运算模块进行验证的方法、装置、电子设备和介质 | |
| CN102024322B (zh) | 对串行信号进行测试的数据处理设备及方法 | |
| JP2020047846A (ja) | データ処理方法、データ処理装置、データ処理システム、およびデータ処理プログラム | |
| CN116739226A (zh) | 一种基于误差传播的风洞试验数据质量评估方法 | |
| CN113609648B (zh) | 基于动态负荷的电能误差计量方法、装置及电子设备 | |
| CN110215223A (zh) | 散射校正方法、系统、可读存储介质和设备 | |
| CN113702896B (zh) | 一种基于电压参考测量直流电能标准表误差的系统及方法 | |
| TWI510942B (zh) | 量測程式輸出系統及方法 | |
| CN112966971B (zh) | 一种项目工作量评估方法和装置 | |
| CN112269205B (zh) | 用于确定放射性探测器参数的方法 | |
| CN113961455A (zh) | 一种数据库压测方法、系统及计算机存储介质 | |
| Zhang et al. | Towards ML-based Performance Estimation of Embedded Software: A RISC-V Case Study | |
| CN110008560B (zh) | 叶片动应力测点确定方法 | |
| CN112834752A (zh) | 适用于大批量人群的血糖标准化测量系统、方法、终端及介质 | |
| CN111896996A (zh) | 基于试验比较法的小型体源模型校准方法和装置 | |
| CN115129575A (zh) | 一种代码覆盖结果生成方法及装置 | |
| CN108229903A (zh) | 用于实验室样品检测合同的信息化管理方法和系统 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |