CN201732166U - 基于虚拟源原理的航空放射性测量系统刻度装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于虚拟源原理的航空放射性测量系统刻度装置，该刻度装置由安放在地面上的放射性虚拟源、木板以及γ射线探测器组成，虚拟源位于木板下方，γ射线探测器位于木板上方。本实用新型刻度装置通过建立虚拟源模型，用小面源叠加模拟大面源、用木板模拟空气衰减的方法，进行航测系统转换因子和剥离系数的地面静态模拟刻度，解决了航测系统难以刻度的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及在电离辐射环境监测中使用的一种基于虚拟源原理的航空放射性测量系统刻度装置。
背景技术
航空放射性测量(简称航测)具有大范围快速探测地表放射性的能力。我国航测系统原用于有高能γ辐射的天然放射性调查，将其用于人工放射性核素(如137Cs和活化产物等)放射性污染调查，原理上是可行的，但需要建立系统的刻度技术方法。航测刻度主要有航测系统转换因子刻度和剥离系数刻度等。
航测系统转换因子是指航测系统测量的放射性核素特征γ射线净计数率与地面核素放射性活度浓度间的转换系数。由于航测是在空中测量，探测范围大，且采用固定翼飞机动态测量，无法悬停，在空中进行转换因子刻度需要足够大面积的源。转换因子理论计算结果受角响应影响大，而实际航测系统的角响应实验结果难以准确刻度，会造成转换因子理论计算结果有偏差。因此，很难实现航测系统的空中刻度和理论计算，必须在某种近似模型下在地面进行航测谱仪的静态刻度。
在航测人工核素测量能窗内，除了受到40K、238U系、232Th系中高能γ射线的康普顿散射影响外，还有来自天然核素γ射线的直接贡献，要测量人工核素测量能窗净计数率必须扣除这些天然放射性本底。航测采用的NaI探测器分辨率差，且航测测量高度主要在80m-120m范围内，受空气散射的影响使本底增加，因此人工核素测量能窗本底的扣除比较复杂。由于航测的测量高度远大于1m，空中航测γ谱与地表1m高度测量γ谱差异很大，无法直接在地面进行扣本底参数(即剥离系数)的刻度，因此必须采用地面静态模拟方法刻度。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于虚拟源原理的航空放射性测量系统刻度装置，其结构简单，能够准确地进行航测系统转换因子和剥离系数的地面静态模拟刻度。
本实用新型的目的是这样实现的：一种基于虚拟源原理的航空放射性测量系统刻度装置，该刻度装置由安放在地面上的放射性虚拟源、木板以及γ射线探测器组成，虚拟源位于木板下方，γ射线探测器位于木板上方。
本实用新型结构简单、实用，通过建立虚拟源模型，将放射性虚拟源放置于木板下方，探测器放置于木板上方，用小面源叠加模拟大面源、用木板模拟空气衰减的方法，进行航测系统转换因子和剥离系数的地面静态模拟刻度，解决了航测系统难以刻度的问题。本实用新型主要用于航测系统转换因子和剥离系数的地面静态模拟刻度。
通过本实用新型装置对航测系统进行地面静态模拟刻度，可得到航测137Cs均匀面源转换因子F(H)( (Bq/m2)/cps)及天然核素剥离系数α、β、γ和人工核素137Cs剥离系数l、m、n的数值，及其随航测高度的变化规律。137Cs均匀面源转换因子F(H)( (Bq/m2)/cps)随高度H(m)的变化规律为：
附图说明
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型装置用面源加木板模拟空气层刻度示意图；
图2为本实用新型装置用小面源(源活度为As)叠加模拟无限大均匀面源示意图；
图3为本实用新型装置用小面源加木板模拟刻度实验示意图；
图4为本实用新型装置剥离系数的地面静态模拟刻度方法示意图。
具体实施方式
一种基于虚拟源原理的航空放射性测量系统刻度装置，如图1、图2、图3、图4所示，该刻度装置由安放在地面3上的放射性虚拟源4、6、木板2以及γ射线探测器1组成，所说的木板2为胶合板。用胶合板模拟空气层厚度，刻度空中不同高度伽玛射线探测器的剥离系数和转换因子。所说的γ射线探测器1放置于一壳体5内。壳体5用以模拟飞机壳体。木板2用以模拟空气层。虚拟源位于木板2下方，γ射线探测器1位于木板2上方，用以探测虚拟源4、6发出的γ射线7。
理论计算过程：
用木板2模拟空气层进行航测系统刻度是基于虚拟源原理：对于面源和体源，经过一定厚度的空气和一定厚度的木板衰减后，它们在空中一点的未散射光子通量相同，对木板模拟实验和航测系统空中测量这两种情况，到达飞机外壳任何一点的未散射光子通量相同，即作用于航测系统的辐射场(即虚拟源)相同，则航测系统的响应也就相同，这样就可以用木板模拟实验进行航测系统空中测量参数的刻度。以下对面源刻度情况进行分析论证，对于体源具有同样的结果。
图1中参数为：
h1——木板距飞机底部距离，即木板和飞机间空气层厚度；
h2——地面距飞机底部距离，即地面和飞机间空气层厚度；
d——木板厚度；
R1——光子从木板下到达飞机底部的斜距；
R2——光子地面到达飞机底部的斜距；
Ф1——面活度浓度密度为As的面源经过h2厚度空气层散射到达飞机底部一点的未散射光子通量；
Ф2——面活度浓度密度为As的面源经过厚度为d的木板与h1厚度空气层散射到达飞机底部一点的未散射光子通量；
μa——空气对某一能量γ光子的线衰减系数；
μm——木板对某一能量γ光子的线衰减系数；
综上所述，按式(11)选择木板厚度d，则对同样活度浓度的面源来说，经过(h2-h1)厚度空气层散射与经过厚度为d的木板后，到达飞机底部一点的未光子角通量光子总通量都相同，航测系统的木板实验和空中测量结果是一样的。
上述理论计算的结果表明，本实用新型刻度装置通过木板实验就可以模拟空气层，进行航测系统的刻度。
转换因子的地面静态模拟刻度方法。
采用加木板(模拟空气层)的小面源模拟大面源的模拟实验刻度方法，可实现不同测量高度面源测量模型转换因子的刻度，而将探测器角响应函数、探测器对某一能量γ射线本征探测效率、探测器有关参数以及飞机机体等影响因素统一以实验方法加以反映，得到转换因子刻度结果比较准确。
如图2，在带飞机状态下，在137Cs为本底的平坦开阔地面，将正六边形137Cs面源放置在图中不同位置进行测量，按照γ射线测量的叠加原理，由小面源(源活度为AS)叠加模拟无限大均匀面源，测量得到1m高度无限大均匀面源的计数率N(1m)，则可得到地面1m高度的均匀面源转换因子FS(1m)：
剥离系数的地面静态模拟刻度方法。
剥离系数的地面静态模拟刻度实验方法与转换因子的地面静态模拟刻度方法相同。剥离系数的刻度采用核工业航测遥感中心的航空放射性模型为地面源6，在模型上铺放不同厚度的木板2模拟不同厚度空气层，在地面静态模拟测量空中不同高度的航测γ能谱，然后计算空中不同高度的剥离系数，得到剥离系数随高度的变化曲线。实验方法见图4。
Claims (3)
1.一种基于虚拟源原理的航空放射性测量系统刻度装置，其特征是：该刻度装置由安放在地面上的放射性虚拟源、木板以及γ射线探测器组成，虚拟源位于木板下方，γ射线探测器位于木板上方。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟源原理的航空放射性测量系统刻度装置，其特征是：所说的木板为胶合板。
3.根据权利要求1或2所述的基于虚拟源原理的航空放射性测量系统刻度装置，其特征是：所说的γ射线探测器放置于一壳体内。
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|---|---|---|---|---|
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| CN109814147A (zh) * | 2019-01-01 | 2019-05-28 | 中国人民解放军63653部队 | 使用探测器加衰减体测量小孔周围γ放射性核素分布的方法 |
| CN110398770A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-11-01 | 核工业航测遥感中心 | 航空放射性测量主标准器模型及其制备方法 |
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