反康普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器及探測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種反康普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器及探測(cè)方法，包括探測(cè)器、ADC、整形電路、康普頓散射及本底事件判別電路、DAC、濾波電路，探測(cè)器包括位于同一平面的一個(gè)中心探測(cè)器和數(shù)個(gè)否決探測(cè)器，其探測(cè)方法為：在中心探測(cè)器有輸出核脈沖信號(hào)時(shí)，判斷否決探測(cè)器是否有核脈沖信號(hào)，從而判斷中心探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)是否為康普頓散射及本底事件。本發(fā)明利用中心探測(cè)器與外圍否決探測(cè)器同時(shí)開展測(cè)量，通過邏輯判斷甄別出康普頓散射和環(huán)境本底射線，從而顯著降測(cè)量能譜中的本底，提高探測(cè)器的能量分辨率、峰康比，有助于降低對(duì)肺部?jī)?nèi)污染的最低可探測(cè)活度，提高測(cè)量的靈敏度。該探測(cè)器具有體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，便于開展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
【專利說明】
反康普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器及探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種核污染探測(cè)器及探測(cè)方法，尤其涉及一種反康普頓散射和本底射 線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器及探測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在涉核工作場(chǎng)所和核事故區(qū)域，一些放射性核素，如1-131，Cs_137等，一旦被人體 吸入后，會(huì)在肺部沉積?，F(xiàn)今針對(duì)肺部?jī)?nèi)污染沉積物的檢測(cè)，通常采用計(jì)數(shù)器對(duì)準(zhǔn)人體肺部 測(cè)量肺部沉積核素釋放的γ射線來估算核素在肺部的沉積量，康普頓散射和天然本底是影 響探測(cè)下限的主要因素。目前，肺部?jī)?nèi)污染測(cè)量中采取的鉛屏蔽等措施，雖然具有一定的環(huán) 境本底屏蔽效果，同時(shí)增加了探測(cè)系統(tǒng)的重量，且很難降低康普頓散射形成的本底。本專利 則可同時(shí)顯著地降低環(huán)境本底和康普頓散射本底。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問題，能有效甄別來至環(huán)境的本底射線和 康普頓散射射線，從而顯著降本底，提高探測(cè)器的能量分辨率、及探測(cè)活度、靈敏度的反康 普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器及探測(cè)方法。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種反康普頓散射和本底 射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器，包括探測(cè)器，所述探測(cè)器包括位于同一平面的一個(gè)中心探測(cè)器 和數(shù)個(gè)否決探測(cè)器，其中否決探測(cè)器繞中心探測(cè)器外圍一周、并與中心探測(cè)器側(cè)面固定連 接，相鄰否決探測(cè)器緊密貼合； 所述中心探測(cè)器的輸出端連接一將其核脈沖信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC; 所述否決探測(cè)器輸出端一一連接將否決探測(cè)器的核脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)的整形 電路； 所述ADC和整形電路的輸出端還連接一康普頓散射及本底事件判別電路； 所述康普頓散射及本底事件判別電路包括： 與ADC輸出端連接，根據(jù)其輸出識(shí)別中心探測(cè)器輸出信號(hào)的時(shí)間窗口的閾值檢測(cè)電路； 與閾值檢測(cè)電路輸出端連接，存儲(chǔ)中心探測(cè)器輸出的數(shù)字核脈沖信號(hào)的乒乓緩存器， 與整形電路輸出端連接，在中心探測(cè)器輸出信號(hào)的時(shí)間窗口內(nèi)對(duì)整形電路輸出的信號(hào) 依次求或的求或電路； 與求或電路和乒乓緩存器的輸出端連接的判別輸出電路； 所述康普頓散射及本底事件判別電路輸出端還依次連接有DAC和濾波電路。
[0005] 作為優(yōu)選:所述中心探測(cè)器和否決探測(cè)器為方形或圓形，其中中心探測(cè)器為碘化 鈉探測(cè)器，否決探測(cè)器為碘化鈉探測(cè)器或塑料探測(cè)器。
[0006] -種反康普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器的探測(cè)方法，包括以下步驟： (1)設(shè)定否決探測(cè)器為Ν個(gè)，按順時(shí)針進(jìn)行1，2,3, ...，Ν編號(hào)，中心探測(cè)器編號(hào)為0,將探 測(cè)器正面正對(duì)人體肺部； (2 )ADC對(duì)中心探測(cè)器輸出信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，獲取中心探測(cè)器輸出的數(shù)字核脈沖信號(hào) /1，同時(shí)，整形電路將各否決探測(cè)器輸出的核脈沖信號(hào)脈沖整形成矩形脈沖信號(hào)31(1=1，2， 3，…，N); (3)康普頓散射及本底事件判別電路判斷在Pc期間，5?是否均為低電平； gSi均為低電平，則將該Ρ。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波電路輸出，反之則拋棄。
[0007] 作為優(yōu)選:所述步驟(3)具體為： (31) 閾值檢測(cè)電路根據(jù)閾值識(shí)別出中心探測(cè)器輸出信號(hào)的時(shí)間窗口； (32) 在此時(shí)間窗口內(nèi)，對(duì)整形電路輸出的方波信號(hào)51依次求或，并將該P(yáng)c存儲(chǔ)到乒乓 緩存器中； (33) 判別輸出電路進(jìn)行判斷，若求或結(jié)果為0,則從乒乓緩存器中將該數(shù)字核脈沖信號(hào) 經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波電路輸出，反之則拋棄該數(shù)字核脈沖信號(hào)凡。
[0008] 作為優(yōu)選:所述乒乓緩存器由2個(gè)FIFO緩存器構(gòu)成，核脈沖信號(hào)凡依次分別交錯(cuò)存 儲(chǔ)在2個(gè)FIFO緩存器中。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明利用中心探測(cè)器與外圍否決探測(cè)器 同時(shí)開展測(cè)量，通過邏輯判斷甄別出康普頓散射和環(huán)境本底射線，從而顯著降測(cè)量能譜中 的本底，提高探測(cè)器的能量分辨率、峰康比，有助于降低對(duì)肺部?jī)?nèi)污染的最低可探測(cè)活度， 提高測(cè)量的靈敏度。本專利所構(gòu)建的探測(cè)器具有體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，便于開展現(xiàn)場(chǎng)測(cè) 量。
[0010]本發(fā)明的工作原理是：中心探測(cè)器和否決探測(cè)器分別采用肺部正面和周圍的核脈 沖信號(hào)，將中心探測(cè)器的信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換，將否決探測(cè)器的信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)，且通過一閾 值檢測(cè)電路根據(jù)閾值識(shí)別出中心探測(cè)器輸出信號(hào)的時(shí)間窗口，并在此時(shí)間窗口內(nèi)，對(duì)整形 電路輸出的方波信號(hào)Si依次求或;若求或結(jié)果為0,保留中心探測(cè)器的信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和 濾波電路輸出，反之則拋棄這個(gè)信號(hào)。本發(fā)明在信號(hào)采集階段，就對(duì)信號(hào)進(jìn)行了篩選，無需 依賴后續(xù)電路，適用面廣。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明電路原理框圖； 圖2為探測(cè)器的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為探測(cè)器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖中：1、中心探測(cè)器;2、否決探測(cè)器。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014] 實(shí)施例1:參見圖1到圖3,建立如圖1所示的一種反康普頓散射和本底射線的肺部 內(nèi)污染探測(cè)器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括探測(cè)器，所述探測(cè)器包括位于同一平面的一個(gè)中心探測(cè)器1 和數(shù)個(gè)否決探測(cè)器2,其中否決探測(cè)器2繞中心探測(cè)器1外圍一周、并與中心探測(cè)器1側(cè)面固 定連接，相鄰否決探測(cè)器2緊密貼合； 所述中心探測(cè)器1的輸出端連接一將其核脈沖信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC; 所述否決探測(cè)器2輸出端一一連接將否決探測(cè)器2的核脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)的整 形電路； 所述ADC和整形電路的輸出端還連接一康普頓散射及本底事件判別電路； 所述康普頓散射及本底事件判別電路包括： 與ADC輸出端連接，根據(jù)其輸出信號(hào)識(shí)別中心探測(cè)器1輸出信號(hào)的時(shí)間窗口的閾值檢測(cè) 電路； 與閾值檢測(cè)電路輸出端連接，存儲(chǔ)中心探測(cè)器1輸出的數(shù)字核脈沖信號(hào)的乒乓緩存器， 與整形電路輸出端連接，在中心探測(cè)器1輸出信號(hào)的時(shí)間窗口內(nèi)對(duì)整形電路輸出的信 號(hào)依次求或的求或電路； 與求或電路和乒乓緩存器的輸出端連接的判別輸出電路； 所述康普頓散射及本底事件判別電路輸出端還依次連接有DAC和濾波電路。
[0015] 參見圖2和圖3,本實(shí)施例中：所述中心探測(cè)器1和否決探測(cè)器2為方形或圓形，中心 探測(cè)器1為碘化鈉探測(cè)器，否決探測(cè)器2為碘化鈉探測(cè)器或塑料探測(cè)器。
[0016] 上述探測(cè)器的探測(cè)方法包括以下步驟： (1) 設(shè)定否決探測(cè)器2為N個(gè)，按順時(shí)針進(jìn)行1，2,3,. . .，N編號(hào)，中心探測(cè)器1編號(hào)為0,將 探測(cè)器正面正對(duì)人體肺部； (2) ADC對(duì)中心探測(cè)器1輸出信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，獲取中心探測(cè)器1輸出的數(shù)字核脈沖信 號(hào)/1，同時(shí)，整形電路將各否決探測(cè)器2輸出的核脈沖信號(hào)脈沖整形成矩形脈沖信號(hào)5 1(1=1， 2,3,…，N); (3) 康普頓散射及本底事件判別電路判斷在Pc期間，5?是否均為低電平； gSi均為低電平，則將該Ρ。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波電路輸出，反之則拋棄。
[0017] 其中：所述步驟(3)具體為： (31) 閾值檢測(cè)電路根據(jù)閾值識(shí)別出中心探測(cè)器1輸出信號(hào)的時(shí)間窗口； (32) 在此時(shí)間窗口內(nèi)，對(duì)整形電路輸出的方波信號(hào)51依次求或，并將該P(yáng)c存儲(chǔ)到乒乓 緩存器中； (33) 判別輸出電路進(jìn)行判斷，若求或結(jié)果為0,則從乒乓緩存器中將該數(shù)字核脈沖信號(hào) 經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波電路輸出，反之則拋棄該數(shù)字核脈沖信號(hào)凡。
[0018] 本實(shí)施例中：所述乒乓緩存器由2個(gè)FIFO緩存器構(gòu)成，核脈沖信號(hào)Pc依次分別交錯(cuò) 存儲(chǔ)在2個(gè)FIFO緩存器中。
[0019] 為了研究本發(fā)明探測(cè)器和一般探測(cè)器的區(qū)別，通過理論計(jì)算得到的結(jié)果如表1所 不。
[0020] 表1本發(fā)明探測(cè)器和一般探測(cè)器在MDA和感興趣下本底計(jì)數(shù)的比較
注釋:一般探測(cè)器為Nal探測(cè)器，它的尺寸跟本專利的中心探測(cè)器1尺寸一樣。
[0021]從表1中可以看出，本發(fā)明探測(cè)器能大幅度降低感興趣下的本底和可有效降低了 在環(huán)境本底輻射場(chǎng)中對(duì)點(diǎn)源的最小可探測(cè)活度(MDA)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種反康普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器，其特征在于:包括探測(cè)器，所述 探測(cè)器包括位于同一平面的一個(gè)中心探測(cè)器和數(shù)個(gè)否決探測(cè)器，其中否決探測(cè)器繞中心探 測(cè)器外圍一周、并與中心探測(cè)器側(cè)面固定連接，相鄰否決探測(cè)器緊密貼合； 所述中心探測(cè)器的輸出端連接一將其核脈沖信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC; 所述否決探測(cè)器輸出端一一連接將否決探測(cè)器的核脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)的整形 電路； 所述ADC和整形電路的輸出端還連接一康普頓散射及本底事件判別電路； 所述康普頓散射及本底事件判別電路包括： 與ADC輸出端連接，根據(jù)其輸出識(shí)別中心探測(cè)器輸出信號(hào)的時(shí)間窗口的閾值檢測(cè)電路； 與閾值檢測(cè)電路輸出端連接，存儲(chǔ)中心探測(cè)器輸出的數(shù)字核脈沖信號(hào)的乒乓緩存器， 與整形電路輸出端連接，在中心探測(cè)器輸出信號(hào)的時(shí)間窗口內(nèi)對(duì)整形電路輸出的信號(hào) 依次求或的求或電路； 與求或電路和乒乓緩存器的輸出端連接的判別輸出電路； 所述康普頓散射及本底事件判別電路輸出端還依次連接有DAC和濾波電路。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反康普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器，其特征在于： 所述中心探測(cè)器和否決探測(cè)器為方形或圓形，其中中心探測(cè)器為碘化鈉探測(cè)器，否決探測(cè) 器為碘化鈉探測(cè)器或塑料探測(cè)器。3. -種如權(quán)1所述的反康普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器的探測(cè)方法，其特 征在于:包括以下步驟： (1) 設(shè)定否決探測(cè)器為N個(gè)，按順時(shí)針進(jìn)行1，2,3,. . .，N編號(hào)，中心探測(cè)器編號(hào)為0,將探 測(cè)器正面正對(duì)人體肺部； (2) ADC對(duì)中心探測(cè)器輸出信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，獲取中心探測(cè)器輸出的數(shù)字核脈沖信號(hào) /1，同時(shí)，整形電路將各否決探測(cè)器輸出的核脈沖信號(hào)脈沖整形成矩形脈沖信號(hào)3 1(1=1，2， 3，…，N); (3) 康普頓散射及本底事件判別電路判斷在Pc期間，S是否均為低電平； 若&均為低電平，則將該P(yáng)。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波電路輸出，反之則拋棄。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的反康普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器的探測(cè)方法， 其特征在于： 所述步驟(3)具體為： (31) 閾值檢測(cè)電路根據(jù)閾值識(shí)別出中心探測(cè)器輸出信號(hào)的時(shí)間窗口； (32) 在此時(shí)間窗口內(nèi)，對(duì)整形電路輸出的方波信號(hào)51依次求或，并將該P(yáng)c存儲(chǔ)到乒乓緩 存器中； (33) 判別輸出電路進(jìn)行判斷，若求或結(jié)果為0,則從乒乓緩存器中將該數(shù)字核脈沖信號(hào) 經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波電路輸出，反之則拋棄該數(shù)字核脈沖信號(hào)凡。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的反康普頓散射和本底射線的肺部?jī)?nèi)污染探測(cè)器的探測(cè)方法， 其特征在于:所述乒乓緩存器由2個(gè)FIFO緩存器構(gòu)成，核脈沖信號(hào)依次分別交錯(cuò)存儲(chǔ)在2 個(gè)FIFO緩存器中。
【文檔編號(hào)】G01T1/167GK105974459SQ201610310442
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】王磊, 庹先國(guó), 劉明哲, 楊國(guó)山, 潘潔, 楊劍波, 成毅, 李三剛, 黃博川, 余運(yùn)強(qiáng), 趙柏俊, 盧位
【申請(qǐng)人】成都理工大學(xué), 王磊