CN101738630A - 具有核素识别功能的放射性物质监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有核素识别功能的放射性物质监测***，包括用于对放射性物质进行核素识别的探测器，其特征在于，在该探测器的探测表面上安装有准直栅格，用于降低由天然放射性物质所产生的计数，从而降低由天然放射性物质在低能区引起的康普顿坪区的高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有核素识别功能的放射性物质监测***，其包括用于对放射源进行核素识别。
背景技术
具有核素识别功能的放射性物质监测***是一种近些年才被开发出来的价格较为昂贵的放射性物质监测***，其使用NaI、HPGe等能量分辨率较高的探测器。相对于基于塑料闪烁体探测器的放射性物质监测***而言，具有核素识别功能的放射性物质监测***可以对放射源进行核素识别，以区别各个不同种类的放射源，从而提高监测效率，降低工作人员的工作量。
然而，现有的具有核素识别功能的放射性物质监测***都存在一个不可忽视的问题，那就是，在实际的监测实践中，如果人工放射源(特别是特殊核材料，例如浓缩铀和钚)藏匿在大量的天然放射性物质(无害，因而多数情况下允许被放行)中，那么天然放射性物质(简称NORM，Naturally Occurring Radioactive Material)所发出的射线将在探测能谱的低能区形成很高的康普顿坪区，这对于低能射线(尤其是特殊核材料所发出的射线)的探测与分辨来说十分不利，将直接导致漏报。因此***很可能通过这种方式走私偷运特殊核材料或其他危害社会安全的放射性物质。
放射性物质监测***的射线能量响应范围通常为0.05～3MeV。在射线与晶体的作用中康普顿散射是主要过程。在康普顿散射过程中，由于光子可能逃逸出晶体，导致只有部分光子能量沉积在晶体内，从而形成γ能谱中的康普顿坪区；而高能射线的康普顿坪区在低能区，这就造成高能射线的康普顿坪区对较低能量射线能谱的干扰(相当于增加了低能区的本底计数)。在放射性物质监测中，由于所监测的放射性物质的放射性活度通常很小，因此对监测***的本底计数要求很高(本底计数直接关系到***的探测灵敏度)。当活度较小的低能放射源与活度较大的高能放射源放在一起时，高能射线在能谱中形成的康普顿坪区将掩盖较小活度的低能放射源的存在。
因此需要一种具有核素识别功能的放射性物质监测***，其能够在不增加很大成本的情况下大幅降低天然放射性物质所产生的探测器计数，也即大幅降低在低能区引起的康普顿坪区的高度，从而突出其它放射源在低能区的全能峰，提高***对这些放射源的探测灵敏度和识别准确率。
发明内容
本发明的任务在于提供一种改进的具有核素识别功能的放射性物质监测***，其能够利用天然放射性物质与人工放射性物质的外在特性的差别通过在探测器的探测表面上增加准直栅格来抑制天然放射性物质对探测能谱的贡献，从而达到提高***对某些放射源的探测灵敏度和核素识别准确率的目的。
该任务通过按照本发明的具有核素识别功能的放射性物质监测***来解决。
按照本发明的具有核素识别功能的放射性物质监测***包括用于对放射性物质进行核素识别的探测器，其特征在于，在该探测器的探测表面上安装有准直栅格，用于降低由天然放射性物质所产生的计数，从而降低由天然放射性物质在低能区引起的康普顿坪区的高度。
本发明所基于的认识在于，含有能大幅抬高低能区计数的天然放射性物质的货物通常体积较大(否则射线强度无法对探测能谱造成影响)，天然放射性物质均匀地分散在整个货物内；而人工放射源(相对含有天然放射性物质的货物而言)通常体积较小，放射性比较集中。如果在探测器的探测表面上安装准直栅格，那么探测器对两类放射源(天然放射性物质和人工放射源)的计数都会有所下降；由于天然放射性物质的放射性比较分散，其整体尺度又远大于探测器，因此，由天然放射性物质产生的探测器计数会大幅下降；相反，由于相对于探测器来说人工放射源体积较小，因此，由人工放射源产生的探测器计数则不会受到很大影响。这样一来，就可以在一定程度上降低由天然放射性物质产生的康普顿坪区，从而减弱对低能区放射源的干扰。
在本发明的一个优选实施例中，所述探测器是NaI、CsI、LaCl3、LaBr3或HPGe探测器。
在本发明的一个优选实施例中，所述准直栅格的栅格数根据要达到的天然放射性物质抑制效果和要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。
在本发明的一个优选实施例中，所述准直栅格的尺寸根据要达到的天然放射性物质抑制效果和要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。
在本发明的一个优选实施例中，所述准直栅格是金属准直栅格。栅格金属优选地为重金属、例如铅。
在本发明的一个优选实施例中，栅格金属的厚度根据要达到的阻挡天然放射性物质所产生的射线的效果和要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。
本发明的具有核素识别功能的放射性物质监测***适用于任何需要对放射性物质进行监测控制的地点，例如海关口岸、核物理实验室、核电站、核废料掩埋场所或贮藏库、医院、武器制造厂等。
同现有技术相比，本发明具有设计合理、适应范围广、探测灵敏度高、识别准确率高等特点。
附图说明
结合附图，参考下面的详细说明将会对本发明有更完整的理解，并且能够更加清楚地了解本发明的优点，其中：
图1是根据本发明的具有核素识别功能的放射性物质探测***的结构示意图；
图2是现有技术的具有核素识别功能的放射性物质探测***的工作原理示意图；以及
图3是根据本发明的具有核素识别功能的放射性物质探测***的工作原理示意图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细地说明本发明的实施例。在此，应当理解的是：以下实施例的描述并不是对本发明的限制，而是对本发明的举例说明。
图1是根据本发明的具有核素识别功能的放射性物质探测***的结构示意图，其中该放射性物质探测***包括用于对放射性物质进行核素识别的探测器1和安装在该探测器1上的准直栅格2。在图1中，左图为安装准直栅格2后的探测器1的正视图，而右图为安装准直栅格后2的探测器1的侧视图。如可以从图中看出的，准直栅格2被安装在探测器1的探测表面上，与探测表面紧贴在一起。
在本发明的实施例中，该探测器1可以是NaI、CsI、LaCl3、LaBr3或HPGe探测器，当然其它探测器也是可设想的。
在本发明的实施例中，准直栅格2的尺寸和栅格数可以根据具体的需要来确定。准直栅格2的长度或宽度或面积越大，遮挡探测器1的探测表面的面积就越大，对其它放射源的探测计数就越小，因此对其它放射源的探测灵敏度和识别准确率就越差。此外，栅格数越多，探测器的视角就越小，只有比较正对探测器的射线才能进入探测器并产生计数，因此抑制天然放射性物质的效果就越好，而同时遮挡探测器的面积就越大，对其它放射源的探测计数就越小，因此对其它放射源的探测灵敏度和识别准确率就越差；反之，栅格数越少，抑制天然放射性物质的效果就越差，对其它放射源的探测灵敏度和识别准确率就越好。因此，准直栅格的尺寸和栅格数应分别根据要达到的天然放射性物质抑制效果和要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。
在本发明的实施例中，准直栅格2为金属准直栅格。为了有效地阻挡天然放射性物质产生的射线，应适当地选择栅格金属的材料以及厚度。由于栅格金属越厚，阻挡天然放射性物质所产生的射线的效果就越好，但同时对其它放射源的探测灵敏度和识别准确率就越差，因此栅格金属优选较薄的重金属，例如铅。
图2是现有技术的具有核素识别功能的放射性物质探测***的工作原理示意图。在该探测***的情况下，在放射性物质进入探测通道前，放射性物质所产生的射线已经在探测器上产生计数，对于人工放射源来说这是有益的，而对于天然放射性物质来说这是有害的。如图2(b)、2(c)所示，在没有准直栅格的情况下，无论货物在哪个位置，货物内所有的天然放射性物质所发出的射线都会到达探测器，这样会造成探测器的计数较高，即康普顿坪区较高。
图3是根据本发明的具有核素识别功能的放射性物质探测***的工作原理示意图。如图3(b)、3(c)所示，在探测器的探测表面上安装有准直栅格的情况下，只有进入点划线标识的区域内的天然放射性物质发出的射线才会到达探测器，使探测器产生计数，而所述区域相对于货物整体来说是很小的，因此准直栅格可以有效地降低由天然放射性物质引发的计数，从而降低由天然放射性物质引起的康普顿坪区的高度。
如图2(a)、3(a)所示，对于体积较小的人工放射源来说，在探测器的探测表面上安装有准直栅格的情况下，只有在进入了所述区域之后，人工放射源才会使探测器产生计数。由于在所述区域之外人工放射源对探测器计数的贡献不大，因此安装准直栅格对人工放射源所产生的计数的影响并不是很大。
基于上述工作原理，可以将准直栅格安装于具有核素识别能力的探测器的探测表面上，以便在一定程度上避免由天然放射性物质引起的康普顿坪区的抬高，从而提高监测***对天然放射性物质中夹带的其它放射源的探测灵敏度和识别准确率。
尽管前面参考本发明的实施例来描述了本发明，但本领域技术人员能够在不脱离本发明的范围的情况下对所述实施例进行各种修改和改进。
Claims (8)
1.一种具有核素识别功能的放射性物质监测***，包括用于对放射性物质进行核素识别的探测器，
其特征在于，在该探测器的探测表面上安装有准直栅格，用于降低由天然放射性物质所产生的计数，从而降低由天然放射性物质在低能区引起的康普顿坪区的高度。
2.根据权利要求1所述的具有核素识别功能的放射性物质监测***，其中，所述探测器是NaI、CsI、LaCl3、LaBr3或HPGe探测器。
3.根据权利要求1所述的具有核素识别功能的放射性物质监测***，其中，所述准直栅格的栅格数根据要达到的天然放射性物质抑制效果以及要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。
4.根据权利要求1所述的具有核素识别功能的放射性物质监测***，其中，所述准直栅格的尺寸根据要达到的天然放射性物质抑制效果以及要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。
5.根据权利要求1所述的具有核素识别功能的放射性物质监测***，其中，所述准直栅格是金属准直栅格。
6.根据权利要求5所述的具有核素识别功能的放射性物质监测***，其中，栅格金属为重金属。
7.根据权利要求6所述的具有核素识别功能的放射性物质监测***，其中，栅格金属为铅。
8.根据权利要求5所述的具有核素识别功能的放射性物质监测***，其中，栅格金属的厚度根据要达到的阻挡天然放射性物质所产生的射线的效果和要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。
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