基于多個NaI(T1)探測器的放射性物質(zhì)二維定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種放射性物質(zhì)定位方法，尤其涉及一種基于多個Nal(T1)探測器的 放射性物質(zhì)二維定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 和平利用放射性物質(zhì)對人類而言是一筆巨大的財富，但是如果放射性物質(zhì)泄露擴 散，也將給人類社會造成無法想象的危害。Y放射性門式系統(tǒng)是一種適用于放射性敏感區(qū) 域的y放射性物質(zhì)檢測系統(tǒng)。對進出人員、物品用塑料閃爍體探測器初步探測是否攜帶放 射性物質(zhì)；針對有攜帶放射性物質(zhì)的人員啟用NalCT1)探測器陣列進一步進行Y能譜測 量。
[0003] 目前，針對出入涉核場所出入的放射性物質(zhì)定位主要通過多計數(shù)器定位和人工搜 索定位。多計數(shù)器定位利用放射性物質(zhì)在不同位置的方位角變化和Y射線衰減規(guī)律，這樣 的定位方式成本低，但是在多個不同位置放射性物質(zhì)同時出現(xiàn)情況下不能實現(xiàn)定位。人工 搜索定位采用便攜式探測器對人員或物品進行檢測，這樣的定位方式測量時間長，需要多 工作人員的參與，并且增加了工作人員的照射時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就在于提供一種基于多個Nal(T1)探測器的放射性物質(zhì)二維定位 方法，該方法解決了多計數(shù)器定位中多源定位問題，克服了現(xiàn)有技術(shù)中，多計數(shù)器在同時出 現(xiàn)多個不同位置放射性物質(zhì)的情況下不能定位的缺陷，無需人工搜索定位，避免了工作人 員被照射的時間，具有測量時間短，定位準確率高的優(yōu)點。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種基于多個Nal(T1)探 測器的放射性物質(zhì)二維定位方法，其特征在于：借助Y射線的衰減規(guī)律和放射性物質(zhì)在 不同位置與探測器相應方位角變化，對通過門式檢測系統(tǒng)的放射性物質(zhì)進行定位，所述門 式檢測系統(tǒng)包括門式框架和分別位于門式框架兩側(cè)的兩個探測器系統(tǒng)，所述探測器系統(tǒng)由 Nal(T1)探測器陣列、塑料閃爍體探測器組成，Nal(T1)探測器陣列均勻嵌在塑料閃爍體探 測器中，且兩個探測器系統(tǒng)中的Nal(T1)探測器陣列相對設(shè)置，其定位方法包括以下步驟：
[0006] (1)根據(jù)放射性物質(zhì)在不同位置的方位角變化和Y射線衰減規(guī)律得到探測器特 征峰計數(shù)不同，確定定位模型，包括以下步驟：
[0007] (11)建立探測器計數(shù)的積分公式⑴；
【主權(quán)項】
1. 一種基于多個NaI (Tl)探測器的放射性物質(zhì)二維定位方法，其特征在于：借助γ射 線的衰減規(guī)律和放射性物質(zhì)在不同位置與探測器相應方位角變化，對通過門式檢測系統(tǒng)的 放射性物質(zhì)進行定位，所述門式檢測系統(tǒng)包括門式框架和分別位于門式框架兩側(cè)的兩個探 測器系統(tǒng)，所述探測器系統(tǒng)由NaI(Tl)探測器陣列、塑料閃爍體探測器組成，NaI(Tl)探測 器陣列均勻嵌在塑料閃爍體探測器中，且兩個探測器系統(tǒng)中的NaI (Tl)探測器陣列相對設(shè) 置，其定位方法包括以下步驟： (1) 根據(jù)放射性物質(zhì)在不同位置的方位角變化和γ射線衰減規(guī)律得到探測器特征峰 計數(shù)不同，確定定位模型，包括以下步驟： (11) 建立探測器計數(shù)的積分公式（1);
其中，I為探測器計數(shù)，其中t為測量時間，ε為探測器本征探測效率，Tl為特征γ射 線所占分支比，IO為γ放射性物質(zhì)活度，μ為單能γ射線在空氣中的線衰減系數(shù)，L為衰 減厚度，Ω為探測器探測面所占放射性物質(zhì)的立體角； (12) 將衰減厚度L近似為γ放射性物質(zhì)到探測面中心的距離'1，簡化得到公式（2);
(13) 結(jié)合圓錐立體角與平面頂角關(guān)系式（3)，建立探測器計數(shù)I與ζ、Θ的關(guān)系式 ⑷；
(14) 結(jié)合上式求得最大特征峰計數(shù)探測器Dmax特征峰計數(shù)與其對側(cè)探測器Dopp特征 峰計數(shù)比值Tl、Dopp特征峰計數(shù)與對側(cè)第二大特征峰計數(shù)探測器Dsec特征峰計數(shù)探測器 計數(shù)比值T2與放射性物質(zhì)相對于各探測器的頂角、γ射線衰減厚度關(guān)系式（5);
(2) NaI (Tl)探測器陣列對經(jīng)過門式檢測系統(tǒng)的放射性物質(zhì)進行能譜測量，對測量能譜 進行解譜分析，通過比對進行放射性核素識別，獲取特征峰計數(shù)； (3) 通過比較法找到最大特征峰計數(shù)探測器Dmax，及其對側(cè)探測器Dopp、對側(cè)第二大 特征峰計數(shù)探測器Dsec ; (4) 求得Dmax特征峰計數(shù)與Dopp特征峰計數(shù)的比值Tl，Dopp特征峰計數(shù)與Dsec特 征峰計數(shù)的比值T2,公式為式（6);
(5) 根據(jù)探測區(qū)間內(nèi)位置坐標（X，y)，計算其相對于探測器Dmax、Dopp和Dsec的頂角 和衰減厚度，代入式（5)，求解得到ΤΓ、T2' ； (6) 通過迭代，當ΤΓ、Τ2'與T1、T2足夠接近時，確定當前位置坐標（X，y)為放射性物 質(zhì)位置坐標（X，Y)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多個NaI (Tl)探測器的放射性物質(zhì)二維定位方法，其特 征在于：所述門式檢測系統(tǒng)高200cm、寬40cm，單側(cè)厚度為6cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多個NAI (Tl)探測器的放射性物質(zhì)二維定位方法，其特 征在于：步驟（5)中，計算其相對于Dmax、Dopp和Dsec的頂角和衰減厚度的方法具體為： 假設(shè)放射性物質(zhì)位于四個探測器所處區(qū)間內(nèi)，所述四個探測器分別為探測器A、探測器 B、探測器C、探測器D，其中，探測器A、探測器C位于一 NaI (Tl)探測器陣列中，探測器C位 于探測器A下方，探測器B、探測器D位于另一 NaI (Tl)探測器陣列中，探測器B與探測器A 相對，探測器D與探測器C相對；以水平方向為X方向，垂直方向為y方向，兩列探測器下端 中心為原點，建立直角坐標系，同側(cè)兩個探測器之間的間距d，探測器半徑R，則探測器A探 測面中心的位置為（ X(1，％)，探測器B探測面中心的位置為ytl)，探測器C探測面中心 的位置為（x〇, y〇-d)，探測器D探測面中心的位置為y(rd)，根據(jù)探測器位置及放射性 物質(zhì)位置（x，y)進行幾何計算得到HLaU、Θ Λ、θκ、Θ。0D的公式如式（7);

【專利摘要】本發(fā)明公開了一種門禁檢測系統(tǒng)中基于多個NaI探測器的放射性物質(zhì)定位方法。通過測量γ射線的衰減規(guī)律和放射性物質(zhì)在不同位置與探測器方位角的變化，來確定放射性物質(zhì)二維定位模型。利用NaI探測器的能量分辨能力對放射性核素進行識別，有效地解決了在多源情況下，不同放射性核素之間的相互干擾，以及對多個不同放射性物質(zhì)進行同時定位的問題。本發(fā)明選取計數(shù)較大的最大特征峰計數(shù)探測器、及其對側(cè)探測器和對側(cè)第二大特征峰計數(shù)探測器，有效地避免了當探測器探測面所占放射性物質(zhì)的立體角過小或衰減距離過大時，探測器的計數(shù)值受統(tǒng)計漲落的影響，造成定位誤差增大，甚至靠近邊緣處無法定位的情況發(fā)生。具有測量時間短，定位準確率高等優(yōu)點。
【IPC分類】G01T1-36, G01T1-00
【公開號】CN104536029
【申請?zhí)枴緾N201510042393
【發(fā)明人】楊劍波, 庹先國, 王琦標, 成毅, 劉明哲, 王磊, 王洪輝
【申請人】成都理工大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月28日