CN109828299A - 一种γ射线剂量率角定位装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种γ射线剂量率角定位装置及方法，包括γ射线探测器和旋转装置，所述γ射线探测器包括量程相异的第一盖革管和第二盖革管，所述γ射线探测器固定于旋转装置，所γ射线探测器外表包覆防辐射层；所述防辐射层的横断面呈渐开线形，所述防辐射层包括卷曲的铅板。本发明通过铅板实现γ射线探测器对于放射源方位的检测，准确率高。
Description
技术领域
本发明涉及γ射线剂量测量技术领域，具体的，涉及一种γ射线剂量率角定位装置及方法。
背景技术
随着放射物理研究的不断深入，目前在放射线的研究日益精细化。γ射线(即伽马射线)的剂量率测量定是核辐射探测的一个重要方面，盖革管(G-M)计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性比较方便，并且盖革管计数器适合于对γ粒子进行计数。
现有的盖革管计数器是一种充气式计数管，常用的有圆柱型和钟罩型(端窗型)两种，前者为卤素管(猝灭气体为卤素)，后者为有机管(猝灭气体为有机气体)。它们的中心阳极均为细钨丝，有机管的阴极可由金属圆筒、内壁涂有铜粉的玻璃筒或不锈钢筒构成。卤素管的阴极由不锈钢或内壁涂有半透明SnCl2导电膜的薄玻璃制成。工作气体为氩、氖、氦等惰性气体。盖革计数管工作在放电盖革区，内壁涂有导电物质作为阴极，阳极位于中间，并且管内充以惰性气体，为提高计数率，还充以少量猝灭性气体。发明人发现，对于在放射源未知或者剂量率较小时，现有的盖革管计数器无法探知放射源的位置。
发明内容
针对现有盖革管计数器无法对放射源未知或者剂量较小的情况下测定放射源位置的不足，本发明旨在提供一种γ射线剂量率角定位装置及方法，本发明所提供的装置及方法可以满足多种情况下的需求，有利于降低研究伽马射线的成本。
本发明的第一目的，是提供一种γ射线剂量率角定位装置。
本发明的第二目的，是提供一种γ射线剂量率角定位方法。
为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：
首先，本发明公开一种γ射线剂量率角定位装置，包括γ射线探测器和旋转装置，所述γ射线探测器包括量程相异的第一盖革管和第二盖革管，所述γ射线探测器固定于旋转装置，所γ射线探测器外表包覆防辐射层；所述防辐射层的横断面呈渐开线形，所述防辐射层包括卷曲的铅板。
本发明的原理，可以概括如下：
首先，本发明中设置两个量程相异的盖革管，采用旋转装置驱动γ射线探测器进行转动，利用由各方向厚度不同(渐开线形状)的铅板遮挡增加探测器对不同角度放射源探测的各向异性，根据所探测的伽马射线的剂量率以及旋转平台底部所装编码器反馈的角度值，通过极值算法，得到放射源与装置之间的角度，从而快速实现放射源定位。
其次，本发明还公开了一种γ射线剂量率角定位方法，使用所述一种γ射线剂量率角定位装置进行操作，包括如下步骤：
启动所述γ射线剂量率角定位装置；
处理器在t1周期内接收并记录来自于第一盖革管的信号A1和来自于第二盖革管的信号B1，并在t2，t3，…tn周期内重复接受并记录自于第一盖革管的信号A2，A3，…An和来自于第二盖革管的信号B2，B3，…Bn；
处理器通过来自第一盖革管的信号初步判断辐射源的位置，处理器通过来自第二盖革管的信号进一步判断辐射源的位置。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
1、本发明中采用渐开线铅板用来增强探测器的各向异性，保证探测器在铅板最薄处收到的伽马射线剂量率最大，并顺时针依次降低，接近最薄处为最低值，用剂量率数值产生阶跃跳变的方向即为放射源角度方向，利用了铅板的特性，对测量的准确率做出了硬件保障。
2、本发明中采用2个盖革管计数器，且2个盖革管计数器量程相异，这两个盖革管通过其不同的量程可以确定较大范围内的辐射剂量，有利于提高装置的使用范围。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是实施例1示意图，
图2是实施例1俯视图，
图3是展示了实施例I中电机与支撑架的细节放大图，
图4是展示了实施例1中电机与减速机的细节放大图，
图5是展示了实施例1中联轴器与滑环的细节放大图。
图中，1-铅板；2--γ射线探测器；3-支撑座；4-支撑板；5-支撑架一；6-支撑架二；7-支撑架三；8-支撑架四；9-编码器；10-支撑架五；11-电机；12-减速器；13-联轴器；14-滑环；15-旋转轴。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所述，现有盖革管计数器无法对放射源未知或者剂量较小的情况下测定放射源位置。因此，本发明提出了一种γ射线剂量率角定位装置及方法，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。
实施例1
一种γ射线剂量率角定位装置，包括γ射线探测器2和旋转装置，所述γ射线探测器2包括量程相异的第一盖革管和第二盖革管，所述γ射线探测器2固定于旋转装置，所γ射线探测器2外表包覆防辐射层；所述防辐射层的横断面呈渐开线形，所述防辐射层包括卷曲的铅板1。
所述第一盖革管的量程小于所述第二盖革管，以便于增加测量对比数据来源，确定放射源方位。
所述旋转装置至少包括用于支撑γ射线探测器2的支撑座3和连接支撑座3的电机11，所述底座由电机11驱动；所述电机11连接编码器9以记录电机11转向数据。支撑座3用于将γ射线探测器2架高，以便于γ射线探测器2的布线。
所述电机11的通过联轴器13与所述γ射线探测器2连接，所述联轴器13还连接编码器9。通过编码器9与电机11结合，可以获得准确的测量数据。
所述电机11输出轴设有滑环14，所述γ射线探测器2的导线连接所述滑环14。滑环14为本领域常用的技术手段，在此无需赘述。
所述电机11的轴向方向垂直于所述防辐射层的轴向方向，便于节省空间。
所述放辐射层包括卷曲的铅板1，所述铅板1卷曲覆盖于所述γ射线探测器2，所述铅板1的厚度右起始侧到结束侧逐渐增加，便于γ射线探测器2检测。
所述γ射线探测器2连接处理器，所述处理器同时接受来自于第一盖革管和第二盖革管的数据。
在本实施例中，γ射线探测器2采用对γ射线探测程量范围大的盖革管组成探测***，又由于探测范围跨越的数量级较大，探测器由2个探测量程不同的第一盖革管和第二盖革管组成，第一盖革管测量范围小，量级为3×10-7—3×10-3GY/h,在放射源未知或者剂量率较小时，采用第一盖革管确定放射源的大体方位；第二盖革管测量范围大，量级为3×10-4—100GY/h,在放射源大体方位确定后，向大体方位靠近放射源，当伽马射线剂量率超过一定范围，此时探测器内部使用第二盖革管进行对γ射线精确探测和定位，采用电机11驱动γ射线探测器2进行转动，利用由各方向厚度不同的铅板1遮挡增加探测器对不同角度放射源探测的各向异性，根据所探测的伽马射线的剂量率以及旋转平台底部所装编码器9反馈的角度值，通过极值算法，得到放射源与装置之间的角度，从而快速实现放射源定位。
在本实施例中，呈渐开线形的防辐射层用来增强探测器的各向异性，保证探测器在铅板1最薄处收到的伽马射线剂量率最大，并顺时针依次降低，接近最薄处为最低值，用剂量率数值产生阶跃跳变的方向即为放射源角度方向。
在本实施例中，所述旋转装置具体包括支撑座3，支撑座3顶端固定连接所述γ射线探测器2，支撑座3将γ射线探测器2架高，便于探测器电缆信号线引出，与滑环14相连，使探测器在旋转过程中电线不被缠绕；支撑座3包括多个支撑件，在本实施例中支撑件为L型钢，多个L型钢斜向设置构成支撑座3；支撑座3下方连接减速机的动力输出端，本实施例中采用的减速机为RV减速机12，具有互相垂直的动力输入端和动力输出端，因此，电机11可以横向设置。
本实施例中的减速机具有2个相对的动力输出端，位于底段的动力输出端连接一联轴器13，通过联轴器13使编码器9与减速机相连，反馈旋转平台的角度。
所述电机11固定于支撑架，所述支撑架包括4个互相平行且呈矩形分布的支腿，支腿的顶端设有支撑板4，支撑板4设有开口，所述支撑座3穿过开口。
优选的，所述支撑架采用铝合金型材，保证探测器位于水平面的同时减少底座重量。
实施例2
一种γ射线剂量率角定位方法，用实施例1公开的γ射线剂量率角定位装置进行定位，包括以下步骤：
启动所述γ射线剂量率角定位装置；
处理器在t1周期内接收并记录来自于第一盖革管的信号A1和来自于第二盖革管的信号B1，并在t2，t3，…tn周期内重复接受并记录自于第一盖革管的信号A2，A3，…An和来自于第二盖革管的信号B2，B3，…Bn；
处理器通过来自第一盖革管的信号初步判断辐射源的位置，处理器通过来自第二盖革管的信号进一步判断辐射源的位置。
处理器利用由各方向厚度不同的铅板1遮挡增加探测器对不同角度放射源探测的各向异性，根据所探测的伽马射线的剂量率以及旋转平台底部所装编码器9反馈的角度值，通过极值算法，得到放射源与装置之间的角度，从而快速实现放射源定位。
单位质量物质受辐射后吸收辐射的能量即为吸收剂量率，严格定义是电离辐射给予质量为dm的物质的平均授予能量dE被dm除所得的商，用符号D表示，单位为戈瑞(Gy)，非法定单位为拉德(rad)，1Gy＝100rad。
在无屏蔽情况下，γ放射源剂量率计算公式如下：
H0＝E+K*qr/R2；
H0为剂量率,E为环境本底剂量率，qr为放射源活度，K为照射量常数，R为探测器到放射源的距离，计算时要注意单位,活度的单位要与照射量常数中的单位一致,都是贝克或都是居里才能计算,如果不一致要先把单位换算过来，其中1居里(Ci)＝3.7x10^10贝克(Bq)。
活度是居里的话结果的为伦琴/小时,活度是贝克的话结果的单位为戈瑞(GY)/小时。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种γ射线剂量率角定位装置，其特征在于，包括γ射线探测器和旋转装置，所述γ射线探测器包括量程相异的第一盖革管和第二盖革管，所述γ射线探测器固定于旋转装置，所γ射线探测器外表包覆防辐射层；所述防辐射层的横断面呈渐开线形，所述防辐射层包括卷曲的铅板。
2.如权利要求1所述的γ射线剂量率角定位装置，其特征在于，所述第一盖革管的量程小于所述第二盖革管。
3.如权利要求1所述的γ射线剂量率角定位装置，其特征在于，所述旋转装置至少包括用于支撑γ射线探测器的支撑座和连接支撑座的电机，所述支撑座由电机驱动；所述电机连接编码器以记录电机转向数据。
4.如权利要求3所述的γ射线剂量率角定位装置，其特征在于，所述电机的通过联轴器与所述γ射线探测器连接，所述联轴器还连接编码器。
5.如权利要求3所述的γ射线剂量率角定位装置，其特征在于，所述电机输出轴设有滑环，所述γ射线探测器的导线连接所述滑环。
6.如权利要求3所述的γ射线剂量率角定位装置，其特征在于，所述电机的轴向方向垂直于所述防辐射层的轴向方向。
7.如权利要求1所述的γ射线剂量率角定位装置，其特征在于，所述铅板的厚度右起始侧到结束侧逐渐增加。
8.如权利要求1所述的γ射线剂量率角定位装置，其特征在于，所述γ射线探测器连接处理器，所述处理器同时接受来自于第一盖革管和第二盖革管的数据。
9.一种γ射线剂量率角定位方法，使用如权利要求1～8任意一项所述的γ射线剂量率角定位装置，其特征在于，包括以下步骤：
启动所述γ射线剂量率角定位装置；
处理器在t1周期内接收并记录来自于第一盖革管的信号A1和来自于第二盖革管的信号B1，并在t2，t3，…tn周期内重复接受并记录自于第一盖革管的信号A2，A3，…An和来自于第二盖革管的信号B2，B3，…Bn；
处理器通过来自第一盖革管的信号初步判断辐射源的位置，处理器通过来自第二盖革管的信号进一步判断辐射源的位置。
10.如权利要求9所述的γ射线剂量率角定位方法，其特征在于，处理器利用由各方向厚度不同的铅板遮挡增加探测器对不同角度放射源探测的各向异性，根据所探测的伽马射线的剂量率以及旋转平台底部所装编码器反馈的角度值，通过极值算法，得到放射源与装置之间的角度，从而快速实现放射源定位。
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