RU2804609C1 - Способ локализации источника гамма-излучения радиационным монитором - Google Patents
Способ локализации источника гамма-излучения радиационным монитором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804609C1 RU2804609C1 RU2023118356A RU2023118356A RU2804609C1 RU 2804609 C1 RU2804609 C1 RU 2804609C1 RU 2023118356 A RU2023118356 A RU 2023118356A RU 2023118356 A RU2023118356 A RU 2023118356A RU 2804609 C1 RU2804609 C1 RU 2804609C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- matrix
- gamma radiation
- detection
- location
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области регистрации гамма-излучения. Способ локализации источника гамма-излучения радиационным монитором содержит этапы, на которых измерения проводят с применением радиационного монитора, содержащего портал, включающий в себя блоки детектирования гамма-излучения на основе сцинтиллятора CsI(Tl), равномерно размещенные внутри стоек, количество блоков детектирования больше, либо равно двум, область контролируемого пространства представляют в виде матрицы Njk с шагом L1 по вертикали (j) и L2 горизонтали (k), для каждого блока детектирования нормируют значения чистой скорости счета, получают матрицу ошибок ∆njk, осуществляют поиск минимума, по величине которого определяют координаты расположения источника с координатой j и k. Технический результат – повышение точности определения местоположения источника гамма-излучения. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к регистрации гамма-излучения и может быть использовано при обнаружении ядерных и радиоактивных материалов на контрольно-пропускных пунктах и проходных предприятий, где используются, хранятся или (и) перерабатываются радиоактивные нуклиды.
Известен портальный бета/гамма монитор M52-1 производства Ludlum Measurements Inc., содержит блок управления для сбора и обработки данных, пластиковые сцинтилляционные детекторы, которые регистрируют гамма-излучение, блок с максимальным значением счета определяет местоположение источника, на экране осуществляется его индикация. Рекламный проспект www.ludlum.com/products/all-product/model-52-1-52-5-52-6-series.
Очевидным недостатком таких мониторов является недостаточная точность локализации источника излучения, ограниченная область применения.
Известен транспортный портальный радиационный монитор, реализующий способ выявления места расположения источника излучения за счет особого размещения верхних и нижних детекторов относительно друг друга; по значению количества зарегистрированных импульсов определяют детектор с наибольшим значением, который определяет место расположения источника. Патент РФ № 2367977, МПК G01T 1/167, 20.09.2009.
Недостатком является малая точность определения местоположения источника гамма-излучения, ограниченная областью нахождения блока детектирования.
Известно устройство охранной сигнализации для обнаружения фактов несанкционированного проноса радиоактивных веществ. По способу результат достигается путем разбиения диапазона перемещения подвижной платформы из верхнего положения в нижнее на N зон, в процессе движения подвижной платформы производится подсчет импульсов, из которых вычисляются фоновые значения, результат сравнивают с порогом, зона, в которой сигнал, превышает порог, определяется местом расположения источника Патент РФ № 2358323, МПК G08B17/12, G01N 23/00, 10.06.2009.
Недостатком является наличие подвижной сканирующей платформы, малая точность определения местоположения источника.
Известен пешеходный радиационный монитор ТСРМ82 производства ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова», который содержит четыре блока детектирования (БД) гамма-излучения на основе неорганического сцинтиллятора CsI(Tl), а также выносной блок питания и управления (БПУ) со световой и звуковой сигнализацией. Радиационный монитор позволяет обнаруживать и определять местоположение в пространстве источника гамма-излучения. По способу локализации результат достигается за счет равномерного расположения в зоне контроля четырех блоков детектирования, подсчет зарегистрированных импульсов с каждого детектора и применения критерия Неймана-Пирсона для расчета порога срабатывания , где k – квантиль нормального распределения. После превышения порога срабатывания для каждого блока детектирования определяется коэффициент где - скорость счета от источника; - фон; определяют детектор с наибольшим значением Q, который определяет место расположения источника. [Пешеходный радиационный монитор гамма-излучения ТСРМ82, ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова». Рекламный проспект, 2022.] Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является малая точность определения местоположения источника гамма-излучения, ограниченная областью нахождения блока детектирования.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения местоположения источника гамма-излучения.
Технический результат достигается тем, что в способе локализации источника гамма-излучения радиационным монитором, заключающемся в том, что измерения проводят с применением радиационного монитора, содержащего портал, включающий в себя блоки детектирования гамма-излучения на основе сцинтиллятора CsI(Tl), равномерно размещенные внутри стоек, количество блоков детектирования больше либо равно двум, область контролируемого пространства представляют в виде матрицы с шагом L1 по вертикали (j) и L2 горизонтали (k), для каждого блока детектирования определяют матрицу значений чистой скорости счета от источника N jk , матрицу значений скорости счета для каждого блока детектирования нормируют согласно выражению:
где n jk – нормированная скорость счета;
N jk – чистая скорость счета;
m – количество блоков детектирования, m ≥ 2.
рассчитывают матрицу ошибок ∆n jk согласно выражению:
где n jk – истинное значение нормированной скорости счета блока детектирования;
n i – измеренное значение нормированной скорости счета с i-го блока детектирования;
в матрице полученных значений ∆n jk осуществляют поиск минимума, величина которого определяет местоположение источника с координатой j и k;
в случае если найденное минимальное значение ∆n jk превышает заранее установленное предельное значение, делается вывод о невозможности локализации источника, фиксацию видеокадров объекта контроля осуществляют Web-камерой, данные о результатах локализации и видеокадрах передают на ЭВМ, которая совмещает место нахождения источника гамма-излучения c видеокадром объекта контроля.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
1 – портал;
2 – блок управления;
3 – блок детектирования;
4 – микроконтроллер;
5 – PoЕ-коммутатор;
6 – Web-камера;
7 – ЭВМ.
На фиг. 1 схематично представлен радиационный монитор, с помощью которого определяется местоположение в пространстве источника гамма-излучения.
На фиг. 2 представлена область контролируемого пространства в виде матрицы значений чистой скорости счета от источника N jk с шагом 10 см по вертикали (j) и горизонтали (k).
На фиг. 3 приведен пример локализации источника гамма-излучения 137Cs активностью 80 кБк, который был расположен на лодыжке нарушителя с координатами j = 10 см; k = 60 см. Значение минимума ошибки ∆n jk составило 1,39·10-3, которое соответствует координате j = 10 см; k = 60 см.
В качестве примера на чертежах показаны четыре блока детектирования, но в общем виде их число может быть больше либо равно двум, это ограничение следует из выражения для нормирования скорости счета n jk , m ≥ 2.
Радиационный монитор (фиг. 1) включающий в себя две стойки, объединенные в портал 1, содержащий блоки 3 детектирования, равномерно размещенные внутри стоек и объединенные друг с другом с помощью PоЕ-коммутатора 5, который содержит разъемы для подключения Web-камеры 6 и ЭВМ 7, роль блока 2 управления выполняет один из блоков 3 детектирования, микроконтроллер 4 которого осуществляет сбор и обработку данных с других блоков 3 детектирования, в памяти которого содержится программа локализации источника.
Портал 1 служит для размещения блоков 3 детектирования. Каждый из блоков 3 детектирования содержит в своем составе сцинтиллятор CsI(Tl), сочлененный с фотоэлектронным умножителем, микроконтроллер 4.
Источник гамма-излучения, расположенный в области портала 1 (фиг. 1), вызывает световые вспышки в сцинтилляторе блока 3 детектирования. Световые вспышки регистрируют с помощью фотоэлектронного умножителя, преобразуя их в электрические импульсы, которые подают на микроконтроллер 4. Полученные значения скорости счета с каждого блока 3 детектирования нормируют и получают матрицу ошибок ∆njk, осуществляют поиск минимума, по величине которого определяют координаты расположения источника.
Измерения проводят с применением радиационного монитора, содержащего портал 1, включающий в себя как минимум два блока 3 детектирования гамма-излучения на основе сцинтиллятора CsI(Tl), равномерно размещенных внутри стоек.
Блоки 3 детектирования равномерно размещены внутри стоек, положение блоков 3 детектирования относительно оси стойки может быть произвольным, но наилучший результат достигается при их вертикальном расположении.
Блоки 3 детектирования гамма-излучения на основе сцинтиллятора CsI(Tl) равномерно размещают внутри стоек с целью снижения порога обнаружения радиационного монитора.
Если же напротив, блоки 3 детектирования разместить неравномерно внутри стоек, то это приведет к увеличению порога обнаружения радиационного монитора.
На фиг. 2 представлена область контролируемого пространства в виде матрицы значений чистой скорости счета от источника N jk с шагом 10 см по вертикали (j) и горизонтали (k).
В расчетах использовался шаг L1 = L2 = 10 см по вертикали (j) и горизонтали (k), но в общем случае L1 ≠ L2, также шаги могут быть и других значений, отличных от 10 см, посколькувыбор значений L1 и L2 матрицы скорости счета определяется необходимой точностью локализации источника. Например, для пешеходного радиационного монитора выбор значений L1 и L2 из диапазона от 5 см до 20 см является оптимальным, поскольку обеспечивается требуемая точность локализации источника, т.к. значения L1 и L2 более 20 см не обеспечивают требуемую точность локализации источника, а значения L1 и L2 менее 5 см брать хотя и можно, но нецелесообразно, так как такая высокая точность локализации источника является излишней.
Область контролируемого пространства представляют в виде матрицы (фиг. 2) с шагом L1 по вертикали (j) и с шагом L2 горизонтали (k), для каждого блока 3 детектирования предварительно определяют матрицу значений чистой скорости счета от источника N jk . Матрицу значений скорости счета для каждого блока 3 детектирования N jk нормируют согласно выражению:
где n jk – нормированная скорость счета;
N jk – чистая скорость счета;
m – количество блоков детектирования, m ≥ 2.
Рассчитывают матрицу ошибок ∆n jk согласно выражению:
где n jk – истинное значение нормированной скорости счета БД;
n i – измеренное значение нормированной скорости счета с i – го БД.
В матрице полученных значений ∆n jk осуществляют поиск минимума, величина которого определяет местоположение источника с координатой j и k. В памяти микроконтроллера 4 блока 2 управления содержится программа локализации источника.
Программа локализации источника осуществляет сбор данных с каждого блока 3 детектирования, нормирование, расчет матрицы ошибок ∆n jk , поиск минимума, по величине которого определяет координаты расположения источника. Эта программа заложена в микроконтроллер 4 блока 2 управления.
В случае если найденное минимальное значение ∆n jk превышает заранее установленное предельное значение, делается вывод о невозможности локализации источника.
Фиксация видеокадров объекта контроля осуществляется Web-камерой 6. Данные о результатах локализации и видеокадрах передают на ЭВМ 7, которая совмещает место нахождения источника гамма-излучения c видеокадром объекта контроля, что позволяет локализовать источник гамма-излучения радиационным монитором.
PоЕ-коммутатор 5 осуществляет связь между блоками 3 детектирования, Web-камеры 6 и ЭВМ 7, а также осуществляет питание между ними.
Размер и форма портала 1 определяется зоной контроля.
На фиг. 3 приведен пример локализации источника гамма-излучения 137Cs активностью 80 кБк, который был расположен на лодыжке нарушителя с координатами j = 10 см; k = 60 см. Значение минимума ошибки ∆n jk составило 1,39·10-3, которое соответствует координате j = 10 см; k = 60 см.
Таким образом, достигается заявленный технический результат, а именно повышение точности определения местоположения источника гамма-излучения.
Claims (11)
- Способ локализации источника гамма-излучения радиационным монитором, заключающийся в том, что измерения проводят с применением радиационного монитора, содержащего портал, включающий в себя блоки детектирования гамма-излучения на основе сцинтиллятора CsI(Tl), равномерно размещенные внутри стоек, количество блоков детектирования больше либо равно двум, отличающийся тем, что область контролируемого пространства представляют в виде матрицы с шагом L1 по вертикали (j) и L2 горизонтали (k), для каждого блока детектирования определяют матрицу значений чистой скорости счета от источника N jk , матрицу значений скорости счета для каждого блока детектирования нормируют согласно выражению:
-
- где n jk – нормированная скорость счета,
- N jk – чистая скорость счета,
- m – количество блоков детектирования, m ≥ 2;
- рассчитывают матрицу ошибок ∆n jk согласно выражению:
-
- где n jk – истинное значение нормированной скорости счета блока детектирования,
- n i – измеренное значение нормированной скорости счета с i-го блока детектирования;
- в матрице полученных значений ∆n jk осуществляют поиск минимума, величина которого определяет местоположение источника с координатой j и k;
- в случае, если найденное минимальное значение ∆n jk превышает заранее установленное предельное значение, делается вывод о невозможности локализации источника, фиксацию видеокадров объекта контроля осуществляют Web-камерой, данные о результатах локализации и видеокадрах передают на ЭВМ, которая совмещает место нахождения источника гамма-излучения c видеокадром объекта контроля.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2804609C1 true RU2804609C1 (ru) | 2023-10-02 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2358323C2 (ru) * | 2007-11-27 | 2009-06-10 | Владимир Яковлевич Сапельников | Устройство охранной сигнализации для обнаружения несанкционированного проноса радиоактивных веществ на контрольно-пропускных пунктах |
RU2655044C1 (ru) * | 2017-05-26 | 2018-05-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Гамма" | Способ поиска источников ионизирующих излучений |
RU2748937C1 (ru) * | 2020-10-02 | 2021-06-01 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ локализации источников ионизирующих излучений мобильными комплексами радиационного контроля |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2358323C2 (ru) * | 2007-11-27 | 2009-06-10 | Владимир Яковлевич Сапельников | Устройство охранной сигнализации для обнаружения несанкционированного проноса радиоактивных веществ на контрольно-пропускных пунктах |
RU2655044C1 (ru) * | 2017-05-26 | 2018-05-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Гамма" | Способ поиска источников ионизирующих излучений |
RU2748937C1 (ru) * | 2020-10-02 | 2021-06-01 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ локализации источников ионизирующих излучений мобильными комплексами радиационного контроля |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104330814B (zh) | 一种放射源定位方法及系统 | |
EP2994776B1 (en) | Apparatus and method for the evaluation of gamma radiation events | |
US8084748B2 (en) | Radioactive material detecting and identifying device and method | |
KR101680067B1 (ko) | 플라스틱 섬광체를 이용한 방사성 핵종 분별 방법 및 장치 | |
US4509042A (en) | Portal radiation monitor | |
CN101539556B (zh) | 放射性物质检测和x光辐射成像的集成系统和集成方法 | |
JP6524484B2 (ja) | 放射線計測方法及び放射線計測装置 | |
US7957939B2 (en) | Maximum entropy signal detection method | |
CN109521459A (zh) | 一种射线在闪烁晶体中的击中点定位方法及其系统 | |
RU2804609C1 (ru) | Способ локализации источника гамма-излучения радиационным монитором | |
CN107728192A (zh) | 多探测器的核素识别系统及方法 | |
US20210181360A1 (en) | Radioactive contamination inspection device | |
JP2007225507A (ja) | 放射能検査方法および装置 | |
RU220722U1 (ru) | Радиационный монитор | |
Efthimiou et al. | Effect of 176Lu intrinsic radioactivity on dual head PET system imaging and data acquisition, simulation, and experimental measurements | |
KR102663201B1 (ko) | 방사선 측정 장치 및 장치의 동작 방법 | |
CN201196635Y (zh) | 用于放射性物质检测和x光辐射成像的集成系统 | |
EP0262524B1 (en) | Heated scintillator | |
KR102249120B1 (ko) | 피검자의 체내·외 방사능 오염 분석 프로그램 및 분석 시스템 | |
CA2425244C (en) | Method for reduction of the statistical measurement times in the field of radioactivity measurement | |
CN201196636Y (zh) | 放射性物质检测和x光辐射成像的集成系统 | |
RU2293999C1 (ru) | Способ обнаружения и измерения слабых потоков ионизирующих излучений | |
CN102565097B (zh) | 用于对被检物体进行放射性物质探测和x光辐射成像的系统 | |
CN109078267B (zh) | 一种诊疗设备放射性评价方法及评价系统 | |
JPH0634031B2 (ja) | 放射線測定分析装置 |