阅读说明：本技术 一种γ核素放射源方位的快速测量方法 (Rapid measurement method for gamma nuclide radioactive source orientation ) 是由 唐智辉 韦应靖 以恒冠 王勇 冯梅 方登富 张庆利 黄亚雯 崔伟 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种γ核素放射源方位的快速测量方法,所述方法包括以下步骤：步骤(1)、搭建探测系统,探测系统包括溴化镧闪烁探测器、屏蔽体以及分析软件；步骤(2)、利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测,获得探头在各个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系,获得全能峰计数率与角度的函数；利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测,获取多个放射源的响应矩阵；步骤(3)、判断实际情形下是否有多个放射源；步骤(4)、若只有一个放射源,则先实测得到全能峰计数率,通过求解全能峰计数率与角度的函数得到放射源的角度；步骤(5)、若有多个放射源,则通过用反解响应矩阵方程,获得放射源的位置信息。利用该方法可以快速获取放射源方向信息。(The invention relates to a method for rapidly measuring the orientation of a gamma nuclide radioactive source, which comprises the following steps: step (1), a detection system is set up, wherein the detection system comprises a lanthanum bromide scintillation detector, a shield and analysis software; step (2), acquiring the corresponding relation between the counting rate of the full energy peak and the angle of the probe when the probe is measured at each angle by utilizing Monte Carlo simulation or actual measurement of an instrument, and acquiring a function of the counting rate of the full energy peak and the angle; acquiring response matrixes of a plurality of radioactive sources by Monte Carlo simulation or actual measurement of an instrument; step (3), judging whether a plurality of radioactive sources exist under the actual situation; step (4), if only one radioactive source exists, firstly, actually measuring to obtain the counting rate of the full energy peak, and obtaining the angle of the radioactive source by solving a function of the counting rate of the full energy peak and the angle; and (5) if a plurality of radioactive sources exist, obtaining the position information of the radioactive sources by solving a response matrix equation reversely. By the method, the direction information of the radioactive source can be quickly acquired.)

一种γ核素放射源方位的快速测量方法

技术领域

本发明属于辐射探测技术领域，具体涉及一种γ核素放射源方位的快速测量方法。

背景技术

伽玛能谱分析技术，是快速、可靠、非破坏地确定待测样品中各种具有伽玛辐射的放射性核素的性质及其强度的重要手段，是一种比较直观的仪器分析技术。它在核物理研究、地质勘测、环境放射性研究、国土安全等方面都发挥了巨大的作用。

伽玛能谱仪多采用NaI闪烁晶体，实现伽玛探测及核素识别，当具有较高能量的带电或不带电粒子通过闪烁体时，其能量被吸收，从而引起这些材料的分子或原子激发和电离，当这些受激分子或原子由激发态回到基态时会以光子的形式释放能量，而发射的光子具有特定的能谱并被称为闪烁光，通过测量闪烁光的发光光谱就可以分析和记录各种射线的特性，从而测量其发光位置，闪烁探测器可以用于射线的定位以及成像。

然而，常用的闪烁体探头的晶体为圆柱形，其对侧面的伽马射线的响应是各相同性的，测量得到的数据不包含方向信息；而且，在具有多个相同核素的放射源的情况下，测量得到的数据也不能区分出每一个源的位置。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种γ核素放射源方位的快速测量方法，以快速获取放射源方向信息。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种γ核素放射源方位的快速测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)、搭建探测系统，探测系统包括溴化镧闪烁探测器、屏蔽体以及分析软件，所述屏蔽体位于溴化镧闪烁探测器外；

步骤(2)、利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与单个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获得全能峰计数率与角度的函数；利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与多个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获取多个放射源的响应矩阵；

步骤(3)、判断实际情形下是否有多个放射源；

步骤(4)、若只有一个放射源，则先实测得到全能峰计数率，通过求解全能峰计数率与角度的函数得到放射源的角度；

步骤(5)、若有多个放射源，则通过用反解响应矩阵方程，获得放射源的位置信息。

进一步地，所述全能峰计数率与角度的函数的建立方法如下：

假设探测器在某一位置，以正东和正北分别为X轴和Y轴建立坐标系，假定放射源在探测器正东、正西、正南、正北四个方向时，测量得到的全能峰计数率分别记为A、B、C、D，设有单一放射源，其方向与X轴夹角为θ，则可建立关系式θ＝f(A,B,C,D)。

进一步地，所述溴化镧闪烁探测器为0.5"×0.5"的溴化镧闪烁探测器。

进一步地，所述屏蔽体的制作方法如下：将一块三角形铅皮的长直角边两端的的锐角顶点与直角顶点相重合，沿此直角边卷成一个圆筒状屏蔽体。

进一步地，响应矩阵的获取方法如下：划分测量区域为m块，假设每块区域内均有一个放射源，对于某一个放射源，通过旋转屏蔽体，使探测器探头与该放射源成n个不同角度，测量每个角度下探测器的全能峰计数率，获得响应矩阵R，其中R_ij为第i个放射源在第j个角度下探测器的全能峰计数率：

进一步地，步骤(5)的具体方法为，当有多个放射源时，测量每个区域内，探测器的实测全能峰计数率N_k,k＝1，2……m；求解方程(1)，则可获取放射源的角度信息φ：

进一步地，所述方程(1)使用基于最大熵的迭代算法求解。

本发明的有益技术效果在于：

本发明设计一种新型的谱仪探测系统，结合响应矩阵反解的算法，可实现多核素多枚γ放射源的快速定位，并能实现核素的识别，给出较准确的信息，为下一步措施提供数据。

附图说明

图1是本发明提供的γ核素放射源方位的快速测量方法的流程框图；

图2是本发明

具体实施方式

中屏蔽体的展开结构示意图；

图3是本发明具体实施方式中测量区域分块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

本发明提供了一种γ核素放射源方位的快速测量方法，图1所示，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)、搭建探测系统，探测系统包括溴化镧闪烁探测器、屏蔽体以及分析软件；所述溴化镧闪烁探测器为0.5"×0.5"的溴化镧闪烁探测器。所述屏蔽体位于溴化镧闪烁探测器外，所述屏蔽体的制作方法如下：将一块如图2所示的三角形铅皮的长直角边两端的的锐角顶点与直角顶点相重合，沿此直角边卷成一个圆筒状屏蔽体。在常规的探头的外部增加特殊的屏蔽层，使得此整体对侧面方向入射的伽马射线具有方向响应的差异。

步骤(2)、利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与单个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获得全能峰计数率与角度的函数；利用蒙特卡洛模拟或者仪器实测，获得溴化镧闪烁探测器探头在与多个放射源成多个角度测量时的全能峰计数率与角度的对应关系，获取多个放射源的响应矩阵。

所述全能峰计数率与角度的函数的建立方法如下：

假设探测器在某一位置，以正东和正北分别为X轴和Y轴建立坐标系，假定放射源在探测器正东、正西、正南、正北四个方向时，测量得到的全能峰计数率分别记为A、B、C、D，设有单一放射源，其方向与X轴夹角为θ，则可建立关系式θ＝f(A,B,C,D)。

响应矩阵的获取方法如下：如图3所示，划分测量区域为m块，假设每块区域内均有一个放射源，对于某一个放射源，通过旋转屏蔽体，使探测器探头与该放射源成n个不同角度，测量每个角度下探测器的全能峰计数率，获得响应矩阵R，其中R_ij为第i个放射源在第j个角度下探测器的全能峰计数率：

步骤(3)、判断实际情形下是否有多个放射源；

步骤(4)、若只有一个放射源，则先实测得到全能峰计数率，通过求解全能峰计数率与角度的函数得到放射源的角度；

步骤(5)、当有多个放射源时，测量每个区域内，探测器的实测全能峰计数率N_k,k＝1，2……m；使用基于最大熵的迭代算法求解方程(1)。则可获取放射源的角度信息φ：

上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。