具有核素識別功能的放射性物質監測系統的製作方法
2023-05-25 12:41:11 1
專利名稱：具有核素識別功能的放射性物質監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有核素識別功能的放射性物質監測系統，其包括用於對放射源進行核素識別。
背景技術：
具有核素識別功能的放射性物質監測系統是一種近些年才被開發出來的價格較為昂貴的放射性物質監測系統，其使用NaI、HPGe等能量解析度較高的探測器。相對於基於塑料閃爍體探測器的放射性物質監測系統而言，具有核素識別功能的放射性物質監測系統可以對放射源進行核素識別，以區別各個不同種類的放射源，從而提高監測效率，降低工作人員的工作量。然而，現有的具有核素識別功能的放射性物質監測系統都存在一個不可忽視的問題，那就是，在實際的監測實踐中，如果人工放射源(特別是特殊核材料，例如濃縮鈾和鈽)藏匿在大量的天然放射性物質(無害，因而多數情況下允許被放行)中，那麼天然放射性物質(簡稱NORM，NaturalIy Occurring Radioactive Material)所發出的射線將在探測能譜的低能區形成很高的康普頓坪區，這對於低能射線(尤其是特殊核材料所發出的射線)的探測與分辨來說十分不利，將直接導致漏報。因此恐怖分子很可能通過這種方式走私偷運特殊核材料或其他危害社會安全的放射性物質。放射性物質監測系統的射線能量響應範圍通常為0. 05 3MeV。在射線與晶體的作用中康普頓散射是主要過程。在康普頓散射過程中，由於光子可能逃逸出晶體，導致只有部分光子能量沉積在晶體內，從而形成Y能譜中的康普頓坪區；而高能射線的康普頓坪區在低能區，這就造成高能射線的康普頓坪區對較低能量射線能譜的幹擾(相當於增加了低能區的本底計數)。在放射性物質監測中，由於所監測的放射性物質的放射性活度通常很小，因此對監測系統的本底計數要求很高(本底計數直接關係到系統的探測靈敏度)。當活度較小的低能放射源與活度較大的高能放射源放在一起時，高能射線在能譜中形成的康普頓坪區將掩蓋較小活度的低能放射源的存在。因此需要一種具有核素識別功能的放射性物質監測系統，其能夠在不增加很大成本的情況下大幅降低天然放射性物質所產生的探測器計數，也即大幅降低在低能區引起的康普頓坪區的高度，從而突出其它放射源在低能區的全能峰，提高系統對這些放射源的探測靈敏度和識別準確率。
發明內容
本發明的任務在於提供一種改進的具有核素識別功能的放射性物質監測系統，其能夠利用天然放射性物質與人工放射性物質的外在特性的差別通過在探測器的探測表面上增加準直柵格來抑制天然放射性物質對探測能譜的貢獻，從而達到提高系統對某些放射源的探測靈敏度和核素識別準確率的目的。該任務通過按照本發明的具有核素識別功能的放射性物質監測系統來解決。按照本發明的具有核素識別功能的放射性物質監測系統包括用於對放射性物質進行核素識別的探測器，其特徵在於，在該探測器的探測表面上安裝有準直柵格，用於降低由天然放射性物質所產生的計數，從而降低由天然放射性物質在低能區引起的康普頓坪區的高度。本發明所基於的認識在於，含有能大幅抬高低能區計數的天然放射性物質的貨物通常體積較大(否則射線強度無法對探測能譜造成影響)，天然放射性物質均勻地分散在整個貨物內；而人工放射源(相對含有天然放射性物質的貨物而言)通常體積較小，放射性比較集中。如果在探測器的探測表面上安裝準直柵格，那麼探測器對兩類放射源(天然放射性物質和人工放射源)的計數都會有所下降；由於天然放射性物質的放射性比較分散，其整體尺度又遠大於探測器，因此，由天然放射性物質產生的探測器計數會大幅下降；相反，由於相對於探測器來說人工放射源體積較小，因此，由人工放射源產生的探測器計數則不會受到很大影響。這樣一來，就可以在一定程度上降低由天然放射性物質產生的康普頓坪區，從而減弱對低能區放射源的幹擾。在本發明的一個優選實施例中，所述探測器是NaI、CsI、LaCl3、LaBr3或HPGe探測器。
在本發明的一個優選實施例中，所述準直柵格的柵格數根據要達到的天然放射性物質抑制效果和要達到的探測靈敏度和識別準確率來選擇。在本發明的一個優選實施例中，所述準直柵格的尺寸根據要達到的天然放射性物質抑制效果和要達到的探測靈敏度和識別準確率來選擇。在本發明的一個優選實施例中，所述準直柵格是金屬準直柵格。柵格金屬優選地為重金屬、例如鉛。在本發明的一個優選實施例中，柵格金屬的厚度根據要達到的阻擋天然放射性物質所產生的射線的效果和要達到的探測靈敏度和識別準確率來選擇。本發明的具有核素識別功能的放射性物質監測系統適用於任何需要對放射性物質進行監測控制的地點，例如海關口岸、核物理實驗室、核電站、核廢料掩埋場所或貯藏庫、醫院、武器製造廠等。同現有技術相比，本發明具有設計合理、適應範圍廣、探測靈敏度高、識別準確率高等特點。
結合附圖，參考下面的詳細說明將會對本發明有更完整的理解，並且能夠更加清楚地了解本發明的優點，其中
圖1是根據本發明的具有核素識別功能的放射性物質探測系統的結構示意圖；圖2是現有技術的具有核素識別功能的放射性物質探測系統的工作原理示意圖；以及圖3是根據本發明的具有核素識別功能的放射性物質探測系統的工作原理示意圖。
具體實施例方式現在，將參考附圖詳細地說明本發明的實施例。在此，應當理解的是以下實施例的描述並不是對本發明的限制，而是對本發明的舉例說明。圖1是根據本發明的具有核素識別功能的放射性物質探測系統的結構示意圖，其中該放射性物質探測系統包括用於對放射性物質進行核素識別的探測器1和安裝在該探測器1上的準直柵格2。在圖1中，左圖為安裝準直柵格2後的探測器1的正視圖，而右圖為安裝準直柵格後2的探測器1的側視圖。如可以從圖中看出的，準直柵格2被安裝在探測器1的探測表面上，與探測表面緊貼在一起。在本發明的實施例中，該探測器1可以是妝1、&1、1^(13、1^8『3或朋66探測器，當然其它探測器也是可設想的。在本發明的實施例中，準直柵格2的尺寸和柵格數可以根據具體的需要來確定。準直柵格2的長度或寬度或面積越大，遮擋探測器1的探測表面的面積就越大，對其它放射源的探測計數就越小，因此對其它放射源的探測靈敏度和識別準確率就越差。此外，柵格數越多，探測器的視角就越小，只有比較正對探測器的射線才能進入探測器並產生計數，因此抑制天然放射性物質的效果就越好，而同時遮擋探測器的面積就越大，對其它放射源的探測計數就越小，因此對其它放射源的探測靈敏度和識別準確率就越差；反之，柵格數越少，抑制天然放射性物質的效果就越差，對其它放射源的探測靈敏度和識別準確率就越好。因此，準直柵格的尺寸和柵格數應分別根據要達到的天然放射性物質抑制效果和要達到的探測靈敏度和識別準確率來選擇。在本發明的實施例中，準直柵格2為金屬準直柵格。為了有效地阻擋天然放射性物質產生的射線，應適當地選擇柵格金屬的材料以及厚度。由於柵格金屬越厚，阻擋天然放射性物質所產生的射線的效果就越好，但同時對其它放射源的探測靈敏度和識別準確率就越差，因此柵格金屬優選較薄的重金屬，例如鉛。圖2是現有技術的具有核素識別功能的放射性物質探測系統的工作原理示意圖。在該探測系統的情況下，在放射性物質進入探測通道前，放射性物質所產生的射線已經在探測器上產生計數，對於人工放射源來說這是有益的，而對於天然放射性物質來說這是有害的。如圖2 (b)、2 (c)所示，在沒有準直柵格的情況下，無論貨物在哪個位置，貨物內所有的天然放射性物質所發出的射線都會到達探測器，這樣會造成探測器的計數較高，即康普頓坪區較高。圖3是根據本發明的具有核素識別功能的放射性物質探測系統的工作原理示意圖。如圖3 (b)、3 (c)所示，在探測器的探測表面上安裝有準直柵格的情況下，只有進入點劃線標識的區域內的天然放射性物質發出的射線才會到達探測器，使探測器產生計數，而所述區域相對於貨物整體來說是很小的，因此準直柵格可以有效地降低由天然放射性物質引發的計數，從而降低由天然放射性物質引起的康普頓坪區的高度。如圖2 (a)、3 (a)所示，對於體積較小的人工放射源來說，在探測器的探測表面上安裝有準直柵格的情況下，只有在進入了所述區域之後，人工放射源才會使探測器產生計數。由於在所述區域之外人工放射源對探測器計數的貢獻不大，因此安裝準直柵格對人工放射源所產生的計數的影響並不是很大。基於上述工作原理，可以將準直柵格安裝於具有核素識別能力的探測器的探測表面上，以便在一定程度上避免由天然放射性物質引起的康普頓坪區的抬高，從而提高監測系統對天然放射性物質中夾帶的其它放射源的探測靈敏度和識別準確率。
儘管前面參考本發明的實施例來描述了本發明，但本領域技術人員能夠在不脫離本發明的範圍的情況下對所述實施例進行各種修改和改進。
權利要求
1.一種用於提高具有核素識別功能的放射性物質監測系統對放射性物質的探測靈敏度和核素識別準確率的方法，所述具有核素識別功能的放射性物質監測系統包括用於對放射性物質進行核素識別的探測器，通過該探測器對放射性物質進行計數，其特徵在於，在該探測器的探測表面上安裝有準直柵格，用於降低由天然放射性物質所產生的計數，從而降低由天然放射性物質在低能區引起的康普頓坪區的高度，由此提高該具有核素識別功能的放射性物質監測系統對放射性物質的探測靈敏度和核素識別準確率。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，NaI、CSI、LaC13、LaBr3或HPGe探測器被用作所述探測器。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述準直柵格的柵格數根據要達到的天然放射性物質抑制效果以及要達到的探測靈敏度和識別準確率來選擇。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述準直柵格的尺寸根據要達到的天然放射性物質抑制效果以及要達到的探測靈敏度和識別準確率來選擇。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，金屬準直柵格被用作所述準直柵格。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，柵格金屬為重金屬。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，柵格金屬為鉛。
8.根據權利要求5所述的方法，其中，柵格金屬的厚度根據要達到的阻擋天然放射性物質所產生的射線的效果和要達到的探測靈敏度和識別準確率來選擇。
全文摘要
本發明涉及一種具有核素識別功能的放射性物質監測系統，包括用於對放射性物質進行核素識別的探測器，其特徵在於，在該探測器的探測表面上安裝有準直柵格，用於降低由天然放射性物質所產生的計數，從而降低由天然放射性物質在低能區引起的康普頓坪區的高度。
文檔編號G01T1/20GK102565838SQ20111045350
公開日2012年7月11日 申請日期2008年11月18日 優先權日2008年11月18日
發明者萬靜, 何正軍, 葉梁, 葉青, 吳玉成, 周立英, 姜海濤, 孫尚民, 張克, 李元景, 李建軍, 李薦民, 楊光, 王東宇, 肖永順, 蘇建軍, 陸宏宇, 陳少鋒, 陳志強, 雍濤 申請人:北京固鴻科技有限公司, 同方威視技術股份有限公司, 清華大學