一种基于康普顿γ光－核共振荧光的集装箱无损检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于康普顿γ光－核共振荧光的集装箱无损检测方法，该方法在集装箱一侧放置康普顿γ光源提供γ光束，在集装箱两侧各放置能谱仪，该能谱仪在水平面内与入射γ束流方向分别成±90°角测量能谱；根据测量能谱分布，辨识各种核素的核共振荧光特征峰进而获得集装箱中可能的核素种类信息；在集装箱的与光源相对的另一侧放置流强探测器，通过水平和垂直扫描集装箱，测量通过不同集装箱位置的射线计数，得到位置与射线强度的信息；在集装箱与流强探测器之间放置不同厚度的核素见证箔，重复步骤三并与步骤三测量的射线强度相比较。本发明能够快速和精确地对各类核素进行识辨识，改善信噪比，减小复照剂量，缩短扫描时间。
【专利说明】一种基于康普顿Y光一核共振荧光的集装箱无损检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无损检测领域，尤其涉及一种基于康普顿Y光一核共振荧光的集装箱无损检测方法。
【背景技术】
[0002]康普顿光源是指利用高功率激光与相对论电子束进行逆康普顿散射而产生的一种X/Y射线源。它具有通量(较)高、脉冲短、(准)单能、方向性好、极化度高以及能量可调等性能特点，是原子/分子尺度上揭示物质结构和生命现象的强有力探针之一，在物理、化学，生物，医学和同位素成像，以及能源需求等众多前沿领域也具有极高的应用价值。
[0003]现有的无损检测系统不能够快速和精确地对各类核素进行分析，信噪比有待改善，复照剂量大，扫描时间长。
[0004]基于康普顿Y光一核共振荧光方法的集装箱无损检测系统与现有的检测系统相t匕，具有明显的优势。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于康普顿Y光一核共振荧光(NRF)的集装箱无损检测方法，旨在解决现有的无损检测系统不能够快速和精确地对各类核素进行分析，信噪比有待改善，复照剂量大，扫描时间长的问题。
[0006]本发明是这样实现的，一种基于康普顿Y光一核共振荧光的集装箱无损检测方法包括以下步骤:
[0007]步骤一、在集装箱一侧放置康普顿Y光源提供Y光束，在集装箱两侧各放置一能谱仪，该能谱仪在水平面内与入射Y束流方向分别成±90°角测量能谱；
[0008]步骤二、根据测量能谱分布，辨识各种核素的核共振荧光特征峰进而获得集装箱中可能的核素种类信息；
[0009]步骤三、在集装箱的与光源相对的另一侧放置流强探测器，通过水平和垂直扫描集装箱，测量通过不同集装箱位置的射线计数，得到位置与射线强度的信息；
[0010]步骤四、在集装箱与流强探测器之间放置不同厚度的核素见证箔，重复步骤三并与步骤三测量的射线强度相比较，如在见证箔的核共振荧光峰位有明显的射线强度衰减，如衰减不明显，可进一步调节核素见证箔的厚度来观测射线强度衰减，则证实核素种类并获得核素位置信息，否则，结果反之。
[0011]所述的能谱仪，如锗探测器的个数大于一。
[0012]所述的流强探测器，如溴化镧计数器的个数大于一。
[0013]本发明的有益效果如下:
[0014](I)通过扫描入射Y射线能量，基于核共振荧光(NRF)的核材料(包含其同位素)无损检测不存在所谓的“易测量核素”和“难测量核素”之分，对原子序数Ζ>2的各类核素均可以快速和精确地分析；
[0015](2)在具有较好能量分辨的Y射线探测系统中，通过调节准单能的康普顿Y射线束能量至荧光能量点附近以及从本底噪声中分离产生的荧光Y射线，有利于改善其信噪比；
[0016](3)激光康普顿散射产生的高亮度Y射线源将有助于提高无损检测系统的性能指标，在相同的单位累积的亮度下，与基于轫致辐射源的方法相比，其所需的辐照剂量和扫描时间要通常要小(或短)1000倍。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例提供的基于康普顿Y光一核共振荧光的集装箱无损检测方法流程图；
[0018]图2和图3是本发明实施例提供的集装箱检测布局示意图；
[0019]图4是本发明实施例提供的低原子序数核素C、N、O的核共振荧光峰；
[0020]图5是本发明实施例提供的Cr核素的核共振荧光峰；
[0021]图6是本发明实施例提供的不同扫描位置处的检测结果；
[0022]图7是本发明实施例提供的利用康普顿Y光一核共振荧光方法探测货物和包裹内隐蔽的金属铅材的示意图；
[0023]图8是本发明实施例提供的探测到的铅核共振荧光产额随靶位置的变化图；
[0024]图9是本发明实施例提供的在集装箱载有某种核素的情况下，康普顿Y光射入集装箱前(实线)、透过集装箱后(虚点)以及透过核素见证箔后(虚线)的相对流强变化，图中横坐标为入射Y能量与核素的核共振荧光峰位之差。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]如图1所示，一种基于康普顿Y光一核共振荧光的集装箱无损检测方法包括以下步骤:
[0027]SlOl:在集装箱一侧放置Y光源提供Y光束，在集装箱两侧各放置一高纯锗能能谱仪，如高纯锗能谱仪，其在水平面内与入射Y束流方向分别成±90°角测量能谱；
[0028]S102:根据测量能谱分布，辨识各种核素的核共振荧光特征峰进而获得集装箱中可能的核素种类信息；
[0029]步骤三、在集装箱的与光源相对的另一侧放置流强探测器，如溴化镧计数器，通过水平和垂直扫描集装箱，测量通过不同集装箱位置的射线计数，得到位置与射线强度的信息；
[0030]S104:如图3所示，在集装箱与流强探测器之间放置不同厚度的核素见证箔，重复步骤三并与步骤三测量的射线强度相比较，如在见证箔的核共振荧光峰位有明显的射线强度衰减，如衰减不明显，可进一步调节核素见证箔的厚度来观测射线强度衰减，则证实核素种类并获得核素位置信息，否则，结果反之。
[0031]进一步，所述的能谱仪的个数大于一。
[0032]进一步，所述的流强探测器的个数大于一。
[0033]进一步，过低的计数的位置点为计数异常点。
[0034]本发明的工作原理是:
[0035]利用康普顿光源并结合核共振荧光(NRF)可对核材料进行直接的无损检测与管理。核共振荧光对人们所感兴趣的核材料提供一种独特的指纹。这种指纹由核内的质子和中子数决定。当利用轫致辐射源或康普顿光源提供一定能量(核的二个能级之间的能量差，跃迁能量)的g射线束辐照样品时。入射的g射线能有效的被核子吸收。随后受激的核子在退激的过程中放出其能量与入射能量一致的g射线。通过测量退激过程(电磁跃迁)中的g射线或样品的吸收谱，就可以获得样品中核素的组成和含量。康普顿Y光源与其它光源相比，具有通亮高、脉冲短、单色性和准直性好，以及能量在连续可调等性能特点，覆盖亚MeV至几十MeV能区的康普顿Y光具有极强的穿透力，非常适合用于重屏蔽环境下的核材料无损检测和辨识。
[0036]基于康普顿Y光一核共振荧光的核素无损检测(实验测量)结果如图4-8所示，图4是低原子序数核素C、N、0的核共振荧光峰；图5是Cr核素的核共振荧光峰；图6是不同扫描位置处的检测结果，在图6的上图中，在位置y = -8cm处可以清楚看到铅的共振荧光峰，说明里面有铅；在图6的下图中，在位置y = -12cm处并没有发现铅的某个共振荧光峰，初步说明此位置处无铅核素。
[0037]图7是利用康普顿Y光一核共振荧光方法探测货物和包裹内隐蔽的核材料(如铅材)的示意图。
[0038]图8是探测到的铅核共振荧光产额随靶位置的变化图，探测结果表明，在-10 -1Omm位置处，货物和包裹内隐蔽的核素中有铅核素，其它位置处未发现有铅核素的迹象。
[0039]图9是在集装箱载有某种核素的情况下，康普顿Y光射入集装箱前(实线)、透过集装箱后(虚点)以及透过核素见证箔后(虚线)的相对流强变化，图中横坐标为入射Y能量与核素的核共振荧光峰位之差。
[0040]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于康普顿Y光一核共振荧光的集装箱无损检测方法，其特征在于，所述的基于康普顿Y光一核共振荧光的集装箱无损检测方法包括以下步骤: 步骤一、在集装箱一侧放置康普顿Y光源提供Y光束，在集装箱两侧各放置能谱仪，该能谱仪在水平面内与入射Y束流方向分别成±90°角测量能谱； 步骤二、根据测量能谱分布，辨识各种核素的核共振荧光特征峰进而获得集装箱中的核素种类信息； 步骤三、在集装箱的与光源相对的另一侧放置流强探测器，通过水平和垂直扫描集装箱，测量通过不同集装箱位置的射线计数，得到位置与射线强度的信息； 步骤四、在集装箱与流强探测器之间放置不同厚度的核素见证箔，重复步骤三并与步骤三测量的射线强度相比较，如在见证箔的核共振荧光峰位有明显的射线强度衰减，如衰减不明显，进一步调节核素见证箔的厚度来观测射线强度衰减，则证实核素种类并获得核素位置信息，否则，结果反之。
2.如权利要求1所述的基于康普顿Y光一核共振荧光的集装箱无损检测方法，其特征在于，所述的能谱仪的个数大于I。
3.如权利要求1所述的基于康普顿Y光一核共振荧光的集装箱无损检测方法，其特征在于，所述的流强探测器的个数大于I。
【文档编号】G01N24/08GK104198515SQ201410439837
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】罗文 , 宋英明, 朱志超, 艾念 申请人:南华大学, 罗文