CN1369070A - 基于自发的α衰变的随机数产生器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于产生随机数的装置和方法,该装置(10)设有阿尔法辐射源(12),例如镅241,其衰变产物不产生具有等于或大于初级阿尔法辐射能量之能量的次级辐射。由该同位素发射并已到达检测器(14)的阿尔法粒子具有窄能谱,因此在一检测器中产生相同的电脉冲。在所设置的一个阿尔法粒子检测系统中,包括一个差动式鉴别器(26)和一个逻辑选择器(24),用于对该阿尔法辐射源中单个阿尔法衰变事件进行肯定性识别,并滤除由该装置内部及外部的不同辐射源所产生的任何其它信号。一个电子单元对该相同电脉冲流进行处理,形成一个随机数流,它完全没有通常存在于其它随机数物理源之输出中的相关性。

Description

基于自发的α衰变的随机数产生器

本发明的技术领域

本发明涉及一种产生随机信号的电子仪器、特别是一种随机数产生器的技术领域。本发明涉及产生随机数或随机信号的装置和方法。

先有技术说明

在数学统计、数据保护、通信安全、自然现象及技术处理的数学模拟等方面都必须采用长序列随机数。随机数产生器(以下称为RNG)是任何信息安全技术的核心，它用于产生编码密钥。对于有些应用而言，“随机数的质量”绝对是至关重要的。例如，如果在数据保护应用中所采用的随机数不是“足够的随机”，将使得密码可被破解，并可能导致严重的信息安全问题，不管该编码过程是如何先进及复杂。

采用随机数产生器(RNG)产生随机数，其中最重要的部分就是基于复杂的数学算法的计算机程序。大部分标准的PC软件包包括一个或几个这样的算法RNG。人们一般认为，任何以算法产生的数字序列肯定会导出清楚的或隐含的相关性，因此，它不可能是真正随机的。有几种标准的随机分布，例如泊松(Poisson)分布、贝莫利(Bemoulli)分布等，其中每一种分布都可以转换为另一种分布。这些标准分布涉及真正的随机过程，这意味着在不同的事件或数字之间不存在统计上的相关性，不管它们相互彼此的远近如何。这种分布对应于最大输出熵。因此，一个随机数产生器的质量是由其输出与标准的真正随机分布之一的近似性来确定的。

只要由算法产生的随机序列难免存在的缺陷对于应用并不是严重的，就没有必要去寻找其它的方法。但是确实存在各种重要的应用，对于这些应用而言，在RNG输出中的远距离相关性是不可接受的。例如，如果RNG根本不完善，密码可以被破解，有时这确实发生了。换言之，加密信息的脆弱性直接与所使用的RNG的缺陷相关。不管破密机是如何的机智及配备精良，获得数据保护的唯一方式就是使用完善的RNG以产生编码密钥。在RNG的数学统计或计算机模拟应用中，在RNG输出中隐含的相关性的存在，可能且有时确实导致统计计算不可靠，或者甚至是毫无价值。

对于固有缺陷算法RNG的唯一可行的选择是自然的、或物理的随机数产生器。物理的RNG是基于自然发生的随机现象，例如热力学的或量子波动、放射性衰变等。

大多数现有的物理RNG是基于低能量随机现象，特别是热力波动(约翰逊噪音)、或固体中电子的量子波动。所有这些装置有两个主要问题。首先，由于潜在的物理过程的物理特性，它们不可避免地显示一些自相关性和不稳定性。其次，普遍存在的外部及内部的电磁干扰、与设备电子线路相关的噪音、听觉上的噪声等都可能影响低能量波动。这些不需要的信号从来都不是真正随机的，并可能促使物理RNG的数字输出背离标准的随机分布。

放射性衰变是一种适于作为理想的随机源的自然过程。与单个自发核衰变相关的能量与其它物理过程相比要高出5至7个数量级。因此，自发性辐射衰变的每一个事件并不依赖于任何外部条件，例如原子电子的量子状态、其它原子或电磁场的存在、周围的化学性质、温度等等。在这方面，自发的放射性衰变是独特的。在本领域已知有几种基于放射性衰变的物理随机数产生器。然而，并没有改进的余地。

通常，现有的基于自然放射性衰变的物理随机数产生器要优于那些基于低能量随机现象的物理随机数产生器。尽管如此，仍存在一些问题。

第一个问题涉及物理随机源本身。事件的标准泊松时间分布只适用于那些理想的随机源，它们既没有显示出次级放射性衰变，也没有显示出可能以后被误认为初级放射性衰变的任何类型的诱发辐射。该诱发辐射可包括X射线量子、通过初级辐射从原子中激发出的电子等等。如果该初级事件根本未被检测器记录，那么RNG的数字输出必然显示某些自相关性。其原因在于，不同的事件，例如初级和次级放射性衰变，或初级事件及诱发辐射，它们都彼此相关并因此随着时间的推移而相互关联。由于在辐射源中不稳定核子的总数随着时间的推移而逐渐下降，平均辐射变化频率也是如此，由这一事实可能产生另一个复杂因素。

第二个问题与信号记录方法有关。例如，如果单个放射性粒子的能量首先被转换成电子的或听觉上的噪音，并且只是在此之后被数字化(如Mike Rosing和Partrick Emin所说明，由阿尔法衰变的电离用于产生随机比特，New Brunswick大学)，然后人们将面临的所有问题与基于低能量波动的物理RNG有关。

为解决上述问题，一种可能的方式是利用自然放射性衰变的方向随机性，而不是在时间上的随机性。参见Edelkind等人的美国专利5987483号(1999年11月16日)。方向随机性的含义在于，由单个事件产生的发出辐射的传播方向是该过程的一个完美的随机函数。然而，利用方向随机性需要多个独立的检测器环绕一个辐射源。每一个检测器应配置有独立的电路。该辐射源和多个检测器的相互之间的布置排除这样一种可能性，即由一个以上的检测器检测放射性衰变的单个事件。

在本发明中，我们提出可供选择的解决方案被认为是成本更低及更易于实现的。所提出的装置需要一个对发出辐射的检测器并利用自发衰变在时间上的随机性。同时，所提出的装置解决了这样一个问题，即产生一个标准的、无相关性的随机序列，可抵抗任何类型的内部及外部干扰(电磁的、听觉上的等等)。

最后，考虑自发阿尔法(Alpha)衰变与贝塔(Beta)衰变及伽马(Gamma)衰变的比较分析。放射性同位素的整体变化的差别在于发射粒子的类型。

◆阿尔法衰变产生氦核子，它们具有最大的质量和电荷。因此，它们在一个很短的范围内被物质吸收。在空气中，阿尔法粒子只不过能行进数厘米。即使一张薄纸也能完全将它们吸收。一个阿尔法粒子通常的能量大约是5-6MeV(相比之下，贝塔辐射能量小于1.5MeV和伽马辐射能量为0.5-1.5MeV)。粒子能量越高，检测器中产生的信号越强。更重要的是，发射的阿尔法粒子的能量处于一个很窄的能带内。所以，人们能够容易地和可靠地从任何其它的电离辐射源中分离出由一种特定类型的阿尔法衰变产生的信号，这些电离辐射源包括高能电子、X射线、以及由放射性同位素产生的阿尔法粒子，它们与该指定阿尔法衰变的粒子不同。最后这一特征对于产生无缺陷RNG绝对是至关重要的。的确，如上所述，从所有其它电离辐射源中清楚地分离出由特定放射性事件产生的信号，这是使该装置输出一个已知标准随机分布的必要之预处理。最方便及可靠的阿尔法辐射源之一是镅241(Am-241)(这个同位素被广泛应用于烟雾探测器)。

◆贝塔衰变发射电子。与阿尔法辐射相比，重量很小的贝塔粒子可以在介质中行进更长的距离。它们具有相当低的能量，因此在检测器中产生的电脉冲更微弱。贝塔粒子的主要缺点在于它们的能量有点不可预知并分布在宽广的能谱上(它们与中微子共享该衰变特有的能量)。结果，不可能肯定地识别出从初级辐射源发射出的贝塔粒子所产生的信号以及将该信号从其它类型的电离辐射产生的背景信号中分离出来。由于这种背景的作用，被记录事件在时间上的分布必然会背离标准的泊松分布p(n)。这就意味着，基于贝塔衰变的RNG装置的数字输出将不是无缺陷的。

◆最后，伽马衰变辐射出电磁伽马量子。伽马辐射既无质量又无电荷，具有很强的穿透性。尽管伽马量子的能谱可能较窄，对它们的检测经常要采用附加的、扩展得相当宽的能谱，最终都会产生与采用贝塔粒子相同的问题。此外，伽马粒子在检测器中的吸收可能以三种方式发生：光电效应、康普顿(Compton)散射及电子—正电子对产生。因此，单个伽马量子可以产生几个不同的信号。所有这些都会加大检测器模拟输出的复杂性，并难以将其从标准的随机分布中提取出来。最后，伽马辐射并不安全。其应用将需要至少5厘米厚的石墨防护罩环绕闪烁体。

利用阿尔法型的自发核衰变所提出的自然RNG被设计为没有其它所有已知的物理RNG不可避免的缺陷。下面，我们将说明利用自发阿尔法衰变是如何能够从不同来源的信号中分离出由初级放射性衰变事件所产生的信号，并因此获得实际上完美的随机数字输出。此外，所提出的装置是可携带的、耐用的以及绝对安全的，特别是它实际上可以安装在任何标准的PC(个人电脑)中。

本发明简述

本发明是一种用于产生随机数的装置，它包括一个阿尔法粒子源及一个阿尔法粒子检测器。该检测器被设置在一个相对于该粒子源的位置，以检测由该粒子源发出的阿尔法粒子，每检测到一个阿尔法粒子，它就产生一个标准的电脉冲作为响应。应该采用必要的防范措施以确保到达该检测器的阿尔法粒子的能谱与所发射的阿尔法粒子的初始能谱相比，并未被展宽很多。

该检测器包括一个检测装置及一个与该检测装置相连的放大器，特别是包括一个硅半导体检测器和一个检测器偏置电源电路。该放大器包括一个电荷前置放大器和一个与该电荷前置放大器相连的线性放大器。

信号放大器之后连接一个选择性鉴别器，用于识别检测信号，该信号与对由该粒子源发出的阿尔法粒子的当前检测相对应。该鉴别器的传输带宽必须足够宽，以导致实际上所有的阿尔法粒子都到达该检测器。同时，该鉴别器的传输带宽必须足够窄，以滤除来源于电离辐射的不适当的脉冲信号，除了从该源发出的阿尔法粒子在外。一个逻辑单元将一系列在时间上随机分布的相同电脉冲转换为一个二进制序列。

该阿尔法辐射源具有100年或更长的半衰期，以确保该装置至少在几年内的性能稳定。其衰变产物必须是稳定的，或者至少决不能产生其能量等于或高于初级阿尔法衰变之能量的核辐射。在所说明的实施例中，该辐射源是Am241(镅241)。

该选择性鉴别器包括一个差动式鉴别器，以确定所检测的信号是否具有来源于该源之阿尔法粒子之检测的振幅特性。该选择性鉴别器还包括一个逻辑选择器，以确定该检测信号是否具有该阿尔法衰变粒子之检测的脉冲波形特性。

二进制产生器的最简单设计是一种定时触发电路，它随着每一个肯定性识别检测信号而触发，该信号对应于来自该源的阿尔法衰变粒子之实际检测。该二进制产生器也可选择一种定时时间比较器电路，它测量连续肯定性识别检测信号之间的连续时间间隔，这些检测信号对应于来自该源的阿尔法衰变粒子之实际检测，并根据连续时间间隔的比较时间长度，赋予一个二进制值给该连续时间间隔。将检测信号转换为二进制信号的装置可以广泛地进行变化，以包括目前已知的或以后所设计的任何装置，可以清楚理解的是，所说明的装置不应被理解为限于这一类型的二进制产生器。任何能将一系列随机到达的几乎相同的短脉冲转换为一个二进制序列的设备都可以同样简单地被采用。

该装置还包括一个主设备和一个连接在该主设备上的接口电路。该接口电路还连接至该二进制产生器。该主设备是一种应用随机数的数据系统。该二进制产生器向该主设备提供由随机二进制数表示的信号。

本发明还被定义为一种用于产生随机数的方法，包括以下步骤：产生阿尔法衰变粒子，检测阿尔法衰变粒子，根据对阿尔法衰变粒子的检测产生检测信号，识别与来自辐射源的阿尔法衰变粒子的实际检测相对应的检测信号。并根据鉴别器对检测信号的肯定性识别，产生一个二进制信号，该检测信号与来自辐射源的阿尔法衰变粒子之实际检测相对应。

以上对本发明做了概述，由以下的附图可以更清楚地说明本发明，在附图中，同样的元件采用相同的编号。

附图简要说明

图1是根据本发明所设计的一种随机数产生器的方框简图；

图2是图1中的时间比较器单元的方框简图。

在以上所述的附图中说明了本发明的优选实施例。可以认为，本发明及其各种实施例在以下做了详细说明。所说明的实施例的提出只是为了说明起见，而不能被认为是对权利要求之概括性的限制，与所述实施例所包含的内容相比，它可能更宽或更窄地限定一个发明。

优选实施例的详细说明

本发明是一种用于产生稳定的随机数流的装置和方法。该装置包括一个阿尔法辐射源，例如镅241，其衰变产物不产生其能量等于或高于初级阿尔法辐射之能量的次级辐射。由该同位素发出并已到达检测器的阿尔法粒子具有窄的能谱，并因此在一检测器中产生相同的电脉冲。所设置的一个阿尔法粒子检测系统包括与一个逻辑选择器相组合的差动式鉴别器。这一元件之组合使其能够对该阿尔法辐射源中的阿尔法衰变之单个事件进行肯定性识别，并滤除由在该装置内部及外部的不同辐射源所产生的任何其它信号。一个电路单元对该相同电脉冲流进行处理，形成一个随机数流。该物理随机数产生器的数字输出将是完全没有相关性的，而在其它随机数物理源的输出中通常都存在相关性，与之有关的是：a)随机性的物理源；b)电子电路系统；c)外部及内部的电磁干扰和其它干扰。

现在来看一种基于阿尔法衰变的RNG之结构。该基于阿尔法衰变的RNG的框图如图1所示，用参考编号10作为总的标志。其中设有一个阿尔法粒子放射性源12。根据该源的放射性活度，源12的输出范围可能变化较大。具有1μCi(微居里)放射性活度的源提供的平均初始输出至少达到每秒10000个随机比特。在阿尔法粒子放射源12中的同位素的大体要求包括：

a)适当长的半衰期，及

b)稳定的衰变产物或是至少不产生阿尔法辐射的衰变产物。

阿尔法粒子之窄能谱的主要要求对于所有已知的阿尔法同位素是满足的，包括镅-241。

作为示例，镅-241是一种选择，它满足这些大体的要求，具有432.7年的半衰期及没有阿尔法辐射衰变副产物或衰变产物产生阿尔法辐射，但是本发明并不限于镅-241。任何满足以上所列举之大体要求的其它同位素源都可以替代。

硅半导体检测器14被作为阿尔法粒子传感器使用。它可以是一种300μm(微米)厚的平板型离子注入式硅半导体，其灵敏区约为1平方厘米。硅半导体检测器14以常规方式被设置在相对于源12的位置，以截取阿尔法粒子。该放射源12和检测器14的放置位置互相紧密靠近并位于一个保护外壳16内。保护外壳16保护检测器14免受光照、其它电磁干扰及外界的阿尔法辐射。保护外壳16具有常规结构及组合，以提供所需的光学屏蔽、电磁屏蔽及辐射屏蔽。不透光的金属板或铝板外壳足以提供所需的屏蔽。然而，如果需要的话，其它非金属材料混合传导成分所构成的常规法拉第笼也可替代。同样，此外壳可以与具有高磁导率的材料结合(坡莫合金(Permalloy)等)。它可以提供一种抵抗强脉冲磁场的附加屏蔽。

检测器偏置电源单元18通过外壳16连接至检测器14并提供适当的检测器偏置电压(可以采用低噪音、低电流的40V电源电路)。电荷放大器20和线性放大器22用于放大及整形非常微弱的电离电流脉冲，它们是由入射的阿尔法粒子引发的。放大的脉冲的平均振幅约为1伏特、上升时间约为600ns、下降时间约为1200ns。电荷放大器20和线性放大器22是常规型的，可以替代为许多其它的电子装置和结构，为检测器14的脉冲信号提供相同的或大致相同的放大功能。

来自线性放大器22的输出信号被提供给差动式鉴别器26和逻辑选择器24的输入端。差动式鉴别器26选择具有适当的全阿尔法吸收峰之振幅的所有信号。差动式鉴别器是一种常规的电压鉴别器。因此噪声和其他背景信号被拟制。逻辑选择器24分析脉冲之波形并舍弃具有复杂或不适当波形的信号。逻辑选择器24的目的是阻挡那些信号波形与由单个阿尔法衰变事件导致的波形不匹配的信号。许多不同类型的电路能够实现逻辑选择器24的功能并可以相互替代。最常用的手段是采用数字信号处理器(DSP)，其中已存储有一个常规的图形匹配算法并对鉴别器26的输出进行比较。该图形匹配算法可以选择与一个以经验为主而定义的图形在统计上可靠的匹配，该图形对应于源12中的单个阿尔法事件衰变。

鉴别器26的输出端连接至选择器24的输入端。在选择器24输出端的所有肯定性识别信号被输入至触发单元28及时间比较器单元30。每一个由逻辑选择器24确定之肯定性识别信号使触发单元28的状态翻转，该单元在所述的实施例中为一个D型触发器。在由时钟电路或定时单元32限定的特定时间间隔内，触发器28的输出被读出。该特定时间间隔被设置为远大于该肯定性识别信号或所期望之衰变事件的平均持续时间。触发单元28之输出的两种可能状态对应于两个可能的二进制数字之值(“0”或“1”)。由此产生的二进制序列是一个标准的贝莫利(Bemoulli)序列。以上的技术产生一个较缓慢的随机比特流。

为了取得更好的性能，可以采用一个时间比较器单元30。时间比较器单元30比较连续事件之间的时间间隔。在最简单的两个间隔之情况中，我们可以根据这两个间隔中哪一个更短来赋值为“0”或“1”。此方法对于每一对连续事件产生一个随机位(比特)。在所述的实施例中，时间比较器单元30是一个时间计数器电路。如图2所示，由离散逻辑电路(未示出)在上一阿尔法事件终结时产生外部信号START，该信号将RS触发器28设置为一个预定状态(比如说为高态)。该触发器产生一个ENABLE(使能)信号并送至计数器单元38，它使得信号CLOCK能逐次令计数器单元38加1，直到下一个阿尔法粒子符合逻辑选择器24的接受标准。当ENABLE信号变低时，然后RS触发器禁止进一步的时间增量，所以来自计数器38的时间间隔编码变得可用于输出及分析。一个控制设备或主计算机34可以比较连续的时间编码，并根据连续时间段的时间编码值而赋值“0”或“1”给当前随机比特。例如，如果在前的时间编码表示较长的时间间隔，可以赋值一个时间编码为“0”，或者，反之亦然。然后，通过一个由离散逻辑电路(未示出)产生的外部RESETCOUNTER信号及START信号，计数器单元38为下一个计数序列而复位。

任何主设备34通过常规的接口单元36就可以利用由触发单元28和(或)时间比较器单元30所产生的随机比特流。主设备34及接口单元36的类型对于每一种应用都可以是特定的。典型的主设备是一种微处理器、个人计算机、数字式外围设备或其他类型的数据系统。因此接口单元36之电路必须对触发单元28或时间比较器单元30的输出信号进行转换，并使之达到主设备34所要求的状态。

本领域普通技术人员只要不背离本发明的宗旨及范围，可以作出很多变更和修改。因此必须理解的是，上述的实施例只是作为一个示例，它不应被认为是对如权利要求书所限定之本发明的限制。

对本说明书中为说明本发明及其各种实施例所用字词的理解，不仅应按其通常所定义的意义来理解，而且还应包括在本说明书中专门定义的那些超出通常所定义的意义范围的结构、材料或作用。因此，如果一个元件在本说明书的上下文中可以被理解为包括多种含义，那么它用于一项权利要求中应该被理解为对所有可能的含义都是通用的，只要其含义得到本说明书及该字词本身的支持。

因此，权利要求书的字词或元件的定义在本说明书中做了详细说明，其中不仅包括照字面意义所提出的元件之组合，而且还有全部的等效结构、材料或作用，用于以大体相同的方式实现大体相同的功能并获得大体相同的结果。因此，在这个意义上，可以预期的是，权利要求书所述的任何一个元件可以用两个或多个元件进行等效替换，或者，权利要求书所述的两个或多个元件可以用一个元件替换。

在权利要求的范围内，本领域普通技术人员对于所述要求保护之标的做出的非实质性改变，不管是已知的或是今后设计的，都可清楚地预期为等效的。因此，在现在或今后，对于本领域的普通技术人员已知的明显替换都被定义在所定义元件的范围内。

因此，对权利要求的理解包括特定的说明以及上述的说明内容、在原理上等效的内容、能够明显替换的内容、以及在实质上体现了本发明之基本思想的内容。

Claims (22)

1、一种用于产生随机数的装置，包括：

一个阿尔法衰变粒子源；

一个所述阿尔法衰变粒子的检测器，所述检测器被设置在一个相对于所述源的位置，以检测所述阿尔法衰变粒子并根据对所述阿尔法衰变粒子的检测产生电脉冲；

一个选择性鉴别器，它与所述的检测器相连，以识别检测信号，该信号与对来自所述源的阿尔法衰变粒子之实际检测相对应；及

一个二进制产生器，它连接所述的鉴别器，并根据所述鉴别器对所述检测信号的肯定性识别产生二进制信号，该检测信号与对来自所述源的阿尔法衰变粒子之实际检测相对应。

2、根据权利要求1所述的装置，其中，所述的源具有100年或更长的半衰期，其衰变产物不产生阿尔法辐射。

3、根据权利要求1所述的装置，其中所述的源为镅241。

4、根据权利要求1所述的装置，其中所述的检测器仅选择性地检测仅来自所述源的阿尔法衰变产物。

5、根据权利要求1所述的装置，其中，所述检测器根据每一个由所述源发出并已到达该检测器的阿尔法粒子而产生的电脉冲之波形是独特的，且不同于由任何其他可到达所述检测器的致电离粒子或辐射所产生的脉冲波形。

6、根据权利要求5所述的装置，其中，用屏障把所述的检测器与所述源之外的核辐射、电磁辐射及光辐射隔开。

7、根据权利要求2所述的装置，其中，所述的源具有稳定的衰变产物。

8、根据权利要求1所述的装置，其中，所述选择性鉴别器包括一个差动式鉴别器，以确定所述的检测信号是否具有所述阿尔法衰变粒子之所述检测的振幅特性。

9、根据权利要求1所述的装置，其中，所述的选择性鉴别器包括一个逻辑选择器，以确定所述检测信号是否具有所述阿尔法衰变粒子之所述检测的波形特性。

10、根据权利要求8所述的装置，其中，所述的选择性鉴别器包括一个逻辑选择器，以确定所述检测信号是否具有所述阿尔法衰变粒子之所述检测的波形。

11、根据权利要求1所述的装置，其中，所述的二进制产生器是一种定时触发电路，它随着每一个肯定识别检测信号而触发，该信号对应于来自所述源的所述阿尔法衰变粒子之实际检测。

12、根据权利要求1所述的装置，其中，所述的二进制产生器是一种定时时间比较器电路，它测量连续的肯定性识别检测信号之间的连续时间间隔，这些检测信号对应于来自所述源的所述阿尔法衰变粒子之实际检测，并根据所述连续时间间隔的比较时间长度，赋予一个二进制值给所述连续时间间隔。

13、根据权利要求1所述的装置，还包括一个主设备和一个与所述主设备相连的接口电路，所述接口电路还与所述二进制产生器相连。

14、根据权利要求13所述的装置，其中，所述的主设备是一种应用随机数的数据系统，所述二进制产生器通过所述接口电路向所述主设备提供随机二进制数。

15、根据权利要求1所述的装置，其中，所述的检测器包括一个检测设备，及一个与所述检测设备相连的放大器。

16、根据权利要求15所述的装置，其中，所述的检测设备包括一个硅半导体检测器和一个检测器偏置电源电路。

17、根据权利要求15所述的装置，其中，所述的放大器包括一个电荷前置放大器和一个与所述电荷前置放大器相连的线性放大器。

18、一种用于产生随机数的方法，包括：

由一个指定的所述阿尔法粒子源在时间上随机地仅产生阿尔法衰变粒子；

至少对来自所述指定源的所述阿尔法衰变粒子进行选择性检测，同时避免对于除了来自所述指定源的所述阿尔法衰变粒子之外的任何事件进行检测；

产生一个检测信号，该检测信号对应于来自所述指定源仅有的所述阿尔法衰变粒子之肯定性检测；及

根据来自所述指定源仅有的所述阿尔法衰变粒子之肯定性检测，产生二进制信号。

19、根据权利要求18所述的方法，其中，在产生阿尔法衰变粒子时所产生的阿尔法衰变粒子，其半衰期等于或大于100年，并不会产生大量的阿尔法辐射。

20、根据权利要求18所述的方法，其中，产生阿尔法衰变粒子是通过提供镅241作为一个源来实现的。

21、根据权利要求18所述的方法，其中，在产生检测信号时，包括将所述检测信号与实际阿尔法衰变粒子之已知的检测信号轮廓进行图形匹配，所述检测信号对应于来自所述指定源仅有的所述阿尔法衰变粒子之肯定性检测，该阿尔法衰变粒子由所述的指定源产生。

22、根据权利要求18所述的方法，其中，所述检测信号具有输出电平，产生检测信号时，包括将所述检测信号的所述输出电平与一个已知检测信号的输出电平相比较，所产生的检测信号对应于来自所述指定源仅有的所述阿尔法衰变粒子之肯定性检测，该已知检测信号对应于由所述指定源产生的实际阿尔法衰变粒子。

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