用于确定管道内的材料层的放射性成分的系统和方法
【专利摘要】所提供的是一种用于确定管道内的材料层的放射成分的系统和方法。所述系统和方法同等地适用于管子、容器和管道，并且适用于诸如确定人或动物体内的血管厚度、梗塞、疤痕或类似物的医学应用。公开了一种假想装置，其具有包含测试标准(例如反应器水测试标准)的假想件、可移除板、有光谱仪显示器的准直器和探测器。假想装置提供了可与现场测量结合使用以确定管道内的材料(诸如腐蚀或类似)的成分的基线数据集。基线数据集可以是半对数的，并且包含对不同板厚度或不同板数量获取的光谱仪读数。
【专利说明】用于确定管道内的材料层的放射性成分的系统和方法
[0001 ]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求美国纽约州Webster市的Frederic J.Mis在2013年10月30日提交的题为“System And Method For Determining The Rad1logical Composit1n of MaterialLayers Within a Conduit”的美国专利申请序列号61/897，271的优先权，以及美国纽约州Webster市的Frederic J.Mis在2014年 10月29 日提交的题为 “System And Method ForDetermining The Rad1logical Composit1n of Material Layers Within a Conduit”的美国专利申请序列号14/527,543的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明总体涉及测量仪器和方法，并且更具体地涉及一种用于确定管道内的材料层的放射成分的系统和方法。
【背景技术】
[0004]管道(诸如核电站中的轻水反应堆管道)内的放射性污染层的确定提供了关于化学管理的正确决策，以最佳地最小化腐蚀产物和活性产物(activat1n products)的放射性运输。在反应器维修时，诸如Co-58和Co-60腐蚀产物和诸如Cs-134和CS-137的一些裂变产物是电站工人的辐射暴露的首要原因。此外，阀门上的过度腐蚀降低了它们的运行效率。一旦理解了该腐蚀层的成分，可以做出电站水的pH值、清理系统的替代品(clean upsystem alternatives)或者运行温度上的改变，以降低腐蚀产物的不断累积。不幸的是，在核电站中目前用于测量管道内的放射性污染层的技术和设备较大、笨重而且很难机动到核电站内的有时紧凑、无法进入或升高了的空间内。所需要的是一种测量设备和相关方法，其是紧凑、轻质、易于操作的，并且提供了管道、管子或容器内的放射性污染层的快速和准确的读数。
[0005]因此，本发明的一个目的是提供一种用于确定管道(诸如管子或容器)内的材料层的放射性成分的系统和方法。本发明的其他目的包括，但不限于，确定人或动物体内的血管厚度、梗塞、疤痕或类似物。本发明的这些和其他目的不应被认为是全面的或穷尽的，而是在阅读本说明书以及附图和权利要求之后可确定的示例性目的。
【发明内容】
[0006]按照本发明，所提供的是一种用于确定管道内的材料层的放射性成分的系统，包括容纳在准直器内的探头；可操作地连接到所述探头的光谱仪；假想装置(phantomsetup)，包括包含测试标准的容器、多个可移除板和准直器探头附连点；和以可移除板的各种几何获取的光谱仪读数的半对数曲线图，用于与现场读数进行比较。此外，提供了用于现场读数的源以及一种用于将光谱仪读数的半对数曲线图与现场读数进行比较的方法。
[0007]前述段落已经通过介绍的方式提供，并且不旨在作为对在本说明书和附图和权利要求中描述的本发明范围的限制。
【附图说明】
[0008]本发明将参考附图进行描述，其中，相同的编号指代相同的原件，并且其中:
[0009]图1是本发明的准直器探头的透视图；
[0010]图2是本发明的准直器探头的分解视图；
[0011]图3是本发明的准直器探头的前视平面图；
[0012]图4是沿着图3中的线A-A截取的本发明的准直器探头的剖视图；
[0013]图5是沿着图3中的线A-A截取的本发明的准直器探头的分解剖视图；
[0014]图6是本发明的准直器探头的俯视平面图；
[0015]图7是本发明的假想装置的透视图；
[0016]图8是本发明的假想装置的俯视平面图；
[0017]图9是本发明的假想装置的后视平面图；
[0018]图10是沿着图9中的线A-A截取的本发明的假想装置的剖视图；
[0019]图11A-11N描绘了在使用中连续移除或添加板和隔离层(insulat1n)的假想装置；
[0020]图12是本发明的典型现场装置的透视图，其示出了附连到隔离管的准直器探头；
[0021]图13描绘了本发明的典型现场装置的平面图，其示出了附连到隔离管的准直器探头;
[0022]图14描绘了本发明的典型现场装置的端视图，其示出了隔离管内的腐蚀层；
[0023]图15描绘了沿着图13中的线C-C截取的隔离管的剖视图；
[0024]图16是一种使用假想装置建立基线的方法的流程图；
[0025]图17是一种确定管道内的材料层的放射性成分的方法的流程图；
[0026]图18描绘了本发明的准直器探头的有附件的替代实施例的透视图；
[0027]图19描绘了图18的准直器探头的替代实施例的透视图；
[0028]图20是图18的准直器探头的替代实施例的相对侧的透视图；
[0029]图21是图18的准直器探头的前视平面图；
[0030]图22是沿着图21中的线D-D截取的准直器探头的剖视图；
[0031 ]图23是图18的准直器探头的分解视图；
[0032]图24是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第一半部的透视图；
[0033]图25是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第一半部的前视平面图；
[0034]图26是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第一半部的内视平面图；
[0035]图27是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第二半部的透视图；
[0036]图28是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第二半部的前视平面图；以及
[0037]图29是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第二半部的内视平面图。
[0038]本发明将结合优选实施例进行描述，然而，应该理解的是，没有意图将本发明限制到所描述的实施例。相反，意图是覆盖可以包括在由本说明书、所附权利要求和附图所限定的本发明的精神和范围内的所有替换、修改以及等同物。
【具体实施方式】
[0039]使用伽玛谱测量管道内的材料层的放射性成分在最好情况下也是不完整的。虽然管道和相关核隔离层的厚度是已知的，但管道内的腐蚀层的成分和放射性不是已知的。一种创建和使用新的结合光谱仪的假想装置的方法和系统提供了确定管道内的腐蚀层的放射性成分的能力，这在过去单独使用光谱仪是一直未实现的。
[0040]用于确定管道内的材料层的放射成分的系统和方法使用均匀地分布在平面假想物内的极薄层中的已知活性沉积(使用NIST可追踪活动)中的实际放射性同位素。钢板然后被加入以创建模拟轻水反应堆中的标准管道厚度的厚度。这些厚度包括3/8英寸、1.25英寸、2.25英寸和2.75英寸。另外，核隔离层被加入以模拟做出测量时在管道上有隔离层保留的那些情况。所采取的测量是使用半对数刻度绘制的，并且是一条直线。所得线的斜率成为基于所使用的放射性同位素的校准因子，所述校准因子反映了封闭系统内的条件。该系统是第一建模校准系统，其提供了会影响现实世界系统的实际衰减、积聚和散射条件。
[0041]为了在使用假想装置的校准环境中和在现场中都做出测量，公开了一种准直器探头装置。图1-6描绘了本发明的这样的准直器探头。图1是本发明的准直器探头100的透视图。可以看到屏蔽壳体101，其用作具有开口的准直器，所述开口将检测到的辐射朝向容纳在准直器中的探头的感测面引导。在本发明的一些实施例中，屏蔽壳体101可以是大致圆筒形的。大致圆筒形的屏蔽壳体101的合适尺寸的一个例子是大约8厘米高6厘米直径的圆筒。这种示例性圆筒的的壁厚是大约1.4厘米。屏蔽壳体101是由高密度材料制成的，诸如铅、钨、贫化铀或类似物，以提供适当的屏蔽。屏蔽壳体101也覆盖有诸如铜的材料，以允许快速净化。这样的覆盖通过电镀、形成围绕屏蔽壳体的合适箔片、喷涂或类似物做出。屏蔽壳体1I的内部和外部都覆盖有这样的材料。如在图2中描绘的，屏蔽壳体1I可经铸造、模制、机加工或以其他方式形成为能够容纳探头(诸如探头203)的大致中空结构，诸如圆筒。另外，诸如塑料海绵材料的软质材料可以衬在屏蔽壳体101的内部以确保探头203(参见图2)，并保持它在屏蔽壳体101内居中。可移除盖103被装配到屏蔽壳体101，以允许接触容纳在其内的探头。可移除盖103可以由与制成屏蔽壳体101的材料类似的高密度材料制成。例如，铅、钨或贫铀是合适的高密度材料。可移除盖103也覆盖有诸如铜或锡铜的层，以允许快速净化。这样的覆盖通过电镀、形成围绕屏蔽壳体的合适箔片、喷涂或类似物做出。可移除盖103可以是铸造、模制、机加工或以其他方式形成的。在本发明的一些实施例中，可移除盖103具有与屏蔽壳体101的配合表面接合的特征，用于它的适当保持，所述特征诸如凹入或斜切圆周。可移除盖103与屏蔽壳体101之间的配合特征还可以包括螺纹、突片、槽、销、柱、插座和类似物。可移除盖103的几何形状(例如圆形)与屏蔽壳体的几何形状相匹配。可移除盖103还具有开口 111，诸如含有间隔件105和格栅107的圆形开口。开口 111的尺寸设计成容纳所述探头203的面(见图2)，并且在本发明的一个实施例中可以是直径约为2.4厘米。探头203(见图2)凹入地坐落在开口 111内，并且可以，例如，坐落为向内约2厘米。间隔件105装配到屏蔽壳体101，以保持容纳在屏蔽壳体101内的探头距离可移除盖103中的开口 111的距离恒定。在本发明的一个实施例，间隔件在几何形状上可以是开口圆筒形或否则是环形。配合在间隔件105内或与其接近的是格栅107。格栅107由高密度材料制成，诸如铅、钨或贫化铀，并防止低能量侧向光子撞击该探头的面，这种撞击会导致不正确的读数。合适的格栅107的例子是三乘三铅板矩阵，其中每个板为1/16英寸厚并且是I厘米深。所述铅板被对准以创建格栅107(诸如在图2中描绘的)，其中格栅107包括多个矩形开口。格栅107也可以是铸造、机加工或以其他方式制造的，使得多个开口被创建。开口可以是矩形的、方形的、圆形的等等。间隔件105和格栅107通过使用胶水、粘合剂、焊料、固定环、夹子或类似物保持在开口 111中。
[0042]图2描绘了本发明的准直器探头的分解视图。屏蔽壳体101可以与可移除盖103、间隔件105和格栅107—起见到。在图2中还可见到的是探头保持器201，其大体上呈圆筒形，并由软质材料制成，例如低密度聚乙烯泡沫或类似物。低密度材料提供低衰减系数，因此期望避免错误的读数。在本发明的一些实施方案中，探头保持器201只由摩擦固定，而无需使用胶水。在探头保持器201内的是探头203。合适的探头是诸如由美国康狄涅格州Canberra ofMeriden制造的碲化锦锌(CZT)探头。由Canberra制造的CZT探头还可以与他们的Inspector1000显示器一起使用。基于感兴趣的能量范围，各种尺寸的探头是可用的。500mm3的探头足以监测200mrem/hr(毫雷姆/小时)的最大剂量率。60mm3探头具有1000mrem/hr的上限。探头203定位使得它的检测表面通过开口 111朝外。
[0043]图3是本发明的准直器探头的前视平面图。格栅107可以与在格栅107之后的探头感测表面一起见到。
[0044]图4是沿着图3中的线A-A截取的本发明的准直器探头的剖视图。探头保持器201可与在其中居中的探头203—起见到。间隔件105也可以与屏蔽壳体101和可移除盖103—起看至IJ。在图4所描绘的实施例中，可移除盖103具有垂直于可移除盖103的内表面突出并且沿容纳间隔件105和格栅107的开口的圆周的凸缘，从而提供了到屏蔽壳体的101的牢固装配。
[0045]图5是沿着图3中的线A-A截取的本发明的准直器探头的分解剖视图。将探头203连接到光谱仪显示器(未示出)的线缆109可与开口一起在屏蔽壳体101的后部见到，所述开口容纳线缆109的离开路径。
[0046]图6是本发明的准直器探头的俯视平面图。可以看出线缆109从屏蔽壳体101突出。在屏蔽壳体101后部的开口使得在屏蔽壳体101与线缆109之间设置紧密配合。
[0047]转向图7-11，假想装置700可以看出通过使用光谱仪创建了可以确定管内腐蚀层的放射性成分的校准标准。
[0048]图7是本发明的假想装置700的透视图。如本文先前所描述的，可以看到准直器探头100。可以看到诸如核医学影像的容器703安装到底座709。底座709包括在泄漏发生时遏制它的壁或边缘。底座709可以由塑料(诸如聚丙烯、乙酰基、聚碳酸酯)或金属制成(诸如不锈钢等)。容器703可以由塑料制成，诸如聚碳酸酯等。第一填充/通气塞705和第二填充/通气塞707适合以提供无泄漏密封的方式装配到容器703。可以使用带有垫圈的螺纹接头、带有垫圈的摩擦接头或类似物。在一个实施例中，容器703可以是矩形的，并且可以有例如26英寸X 16英寸X0.5英寸的内部容积。容器703被配置在垂直位置，并可以含有放射性水混合物，例如，600立方厘米的液体包括2立方厘米Co-60(含65.5uCi)和2立方厘米的Cs-137(含72.7uCi)，余量例如是水。在一个实施例中，容器703可以是I厘米厚，并有600平方厘米的暴露表面积。放置在准直器探头100与填充容器703之间的一系列板711还有隔离层701。一系列板711包括给定厚度(例如0.25英寸)的钢板。一系列板711总共可以包括12个板，每个都是0.25英寸厚，初始总厚度是3英寸。隔离层701代表典型厚度的核隔离层。也可以采用第一角板713和第二角板801(参见图8)以确保容器703处于适当的直立位置，如在图7中所描绘的。通过所描绘的假想装置，读数可以通过对每个读数除去或添加板而以增量板厚度获取。此外，获取了具有和不具有核隔离层701的读数。
[0049]图8是本发明的假想装置的俯视平面图，其描绘了容纳活性源的容器703和通过板711和隔离层701获取读数的准直器探头。
[0050]图9是本发明的假想装置的后视平面图，其示出了容器703相对于准直器探头700、板711和隔离层701的朝向。
[0051]图10是沿着图9中的线A-A截取的本发明的假想装置的剖视图。在横截面中，可以看到反应堆水测试标准1001。反应堆水测试标准1001可以包括例如，600立方厘米的水、2立方厘米Co-60(含65.5uCi)和2立方厘米的Cs-137(含72.7uCi)。
[0052]图11A-11N描绘了在使用中连续移除或添加板和隔离层的假想装置。在图1lA中，所有的板和隔离层是就位的。图1IB描绘了一个板被移除，图1IC描绘了两个板被移除，图1lD描绘了三个板被移除，等等。由此，图1lL描绘了仅剩下一个板，图1lM描绘了没有剩下的板，而仅有隔离层。最后，图1lN描绘了在准直器探头与容器之间没有板或隔离层。对于在图11A-11N中描绘的每个步骤，放射性同位素活性读数被获取并记录。然后准备了活性的log
(10)与以0.25英寸增量的钢板厚度(或相应单位)的曲线图。在进行管道中放射性沉积的现场测量时，该曲线图然后可以在去除“干扰因素”中使用。
[0053]现在，当进行放射性同位素活性的现场测量以确定存在在管道内的放射性沉积时，活性的1g(1)与钢板厚度的曲线图可以用于移除未知变量，并获得真实并且准确的读数。图12-15描绘了这样的现场测量。
[0054]图12是本发明的典型现场装置100的透视图，其示出了附连到隔离管的准直器探头。准直器探头100被举起到管道1203的隔离层1201。腐蚀层1205和来自该腐蚀层的相关活性是未知的，并且穿过已知的管道厚度和管道隔离层厚度测量。现场读数被获取，并通过使用活动前面描述的假想校准测量中的活性的1g(1)与钢板厚度的曲线图进行调整。
[0055]图13描绘了本发明的典型现场装置的平面图，其示出了附连到隔离管的准直器探头。图14描绘了本发明的典型现场装置的端视图，其示出了隔离管内的腐蚀层。图15描绘了沿着图13中的线C-C截取的隔离管的剖视图。
[0056]图16是一种使用假想装置建立基线的方法的流程图。在步骤1601中，假想被建立。这涉及准备如本文先前描述的假想装置700。一旦假想被建立，并准备进行测量，板厚度(t)是通过在设置中添加板的总数而确定的，例如，2.75英寸的总厚度需要十一个1/4英寸的板。该板可以是例如钢板。在步骤1605中，隔离层被建立。已知厚度和材料的核隔离层被加入。在步骤1607中获取η个读数。例如，三个读数，一个是Cs-134，一个是Cs-137并且一个是Co-60。在步骤1609中，一个板被除去，再次获取η个读数，板厚度在步骤1609中下降到t-x/k的厚度，其中，X是在步骤1615中递增一的计数，而k是每个板厚度的倒数。例如，四分之一英寸板的k等于4。在步骤1615中的每次递减后，η个读数在步骤1611中获取，然后步骤1613通过确定总厚度(例如，2.75英寸)等于X的当前值(例如，11)除以k(例如4)确定最终板是否已被移除。如果答案是否定的，则板将继续递减，并且获取η个读数直至t = x/k时。在步骤1617中，数值曲线被产生，在步骤1619中，曲线被外推到零，并且在步骤1621创建基线数据集，以用来在随后的现场测量中除去干扰因素，如本文前面所述。曲线图通常是使用半对数刻度绘制的，并且是一条直线。所得线的斜率成为基于所使用的放射性同位素的校准因子，所述校准因子反映了封闭系统内的条件。
[0057]图17是一种确定管道内的腐蚀层的放射性成分的方法的流程图。一旦假想装置产生了基线数据集或多个基线数据集，现场测量可以进行以准确地确定管道中的腐蚀层的放射性成分。在步骤1701中，管道的厚度被输入。在步骤1703中，依赖于感兴趣的源材料，η个读数被获取。一旦在步骤1703中获取读数，读数在步骤1705中与来自先前描述的假想测量的基线数据进行比较。这种比较从测量中消除了管道、隔离层和其他干扰衰减因子，在步骤1707中提供了沉积层的值。可选地，在步骤1709中，腐蚀层的损害被确定，并且在可选的步骤1711中，损害的来源被确定。此外，可选的纠正行动被建议以减少腐蚀及其影响。应当指出的是，本文所执行的步骤可以手动进行，或者它们可以以在计算机上或具有处理器的任何设备(包括仪表、探头、量规或其他这样的仪器)上的计算机程序实施。
[0058]虽然已经描述了用于确定管道内的材料层的放射性成分的示例性系统和方法，人们可以设想它的各种实施例。这些实施例将被认为是包括在本发明的精神和广泛范围内。例如，图18-29描绘了准直器探头的替代实施例，并且提供了可用于促进使用便利性的配件和类似物的例子。在本实施例中的屏蔽壳体被分成配合在一起的两个半部，并且通过诸如夹具、带、螺钉、螺栓或类似物的固定件保持。重要的是要注意每个半部的配合表面最好具有浮雕、角度、或其他几何改变以确保适当的屏蔽。
[0059]图18描绘了本发明的准直器探头的有附件的替代实施例的透视图。所描绘的屏蔽壳体大致是圆筒形的，并且可在一些实施例中具有平坦的底部部分，以便利于准直器探头在平坦工作表面或地板上的放置。大致圆筒形的屏蔽壳体的合适尺寸的一个例子是大约8厘米高6厘米直径的圆筒。这种示例性圆筒的壁厚是大约1.4厘米。屏蔽壳体是由高密度材料制成的，诸如铅、钨、贫化铀或类似物，以提供适当的屏蔽。屏蔽壳体也覆盖有诸如铜的材料，以允许快速净化。这样的覆盖通过电镀、形成围绕屏蔽壳体的合适箔片、喷漆或类似物做出。屏蔽壳体的内部和外部都覆盖有这样的材料。如在图22中描绘的，屏蔽壳体可经铸造、模制、机加工或以其他方式形成为能够容纳探头(诸如探头2201)的大致中空结构，诸如圆筒。另外，诸如塑料海绵材料的软质材料可以衬在屏蔽壳体的内部以确保探头2201(参见图22)，并保持它在屏蔽壳体内居中。在该替代实施例的情况下，如在图18-29中所描绘的，屏蔽壳体由两个部分制成，第一半部1801和第二半部1803。为了促进两个半部不仅适当对准并且适当屏蔽，每个半部具有诸如配合表面的特征，其可包括突起、通道、槽、楔、线、突片、销、柱、插座等。在所描绘的例子中，屏蔽壳体1801的第一半部具有各自沿第一半部1801的周壁定位的第一通道1823和第二通道1825，其中，每个通道大致平行于圆筒轴线，所述圆筒轴线通过第一半部和第二半部接合创建圆筒而形成。通道可具有多种几何形状。在所描绘的例子中，通道是三角形的，但可在一些实施例中是正方形、长方形、圆形、椭圆形、八角形、六角形或类似物。在屏蔽壳体1803的第二半部上，第一突起和第二突起是可见的。这些突起的每一个与屏蔽壳体1801的第一半部上的相关通道配合，并且与相关通道类似，各突起沿第二半部1803的周壁定位，其中，每个突起大致平行于圆筒轴线，所述圆筒轴线通过第一半部和第二半部接合创建圆筒而形成。突起可具有多种几何形状。在所描绘的例子中，突起是三角形的，但可在一些实施例中是正方形、长方形、圆形、椭圆形、八角形、六角形或类似物。
[0060]屏蔽壳体的两个半部保持探头(在图22中示为2201)。两个半部接合在一起，使得所述探头和相关线缆1809被正确地放置并固定在每个半部的相应空腔中。线缆1809通过在每个半部中的通道离开接合在一起的屏蔽壳体，所述通道的曲率半径足以防止线缆和探头组件的扭结或其他失调。线缆1809将探头连接至仪器1817，如光谱仪。在图18中，可以看到遍历屏蔽壳体的周界已将两个半部保持在一起的一体式接合带的携带带1815。这些带子可以是仅有的保持两个半部的装置，或者可选地或结合地，可以采用夹具、螺钉、螺栓、铆钉或其他这样的硬件。带子703可以由尼龙、聚丙烯、皮革或类似物制成。在图18中可以看出的是，示例性圆筒形屏蔽壳体具有扁平底部，以允许放置在平面上，而不滚动。另外，在本发明的一些实施例中，诸如螺纹插入件的三脚架固定件可被加入以允许准直器探头与三脚架1813或其他这样的支撑结构一起使用。
[0061]一旦探头被安装在屏蔽壳体中，并且两个半部被放置在一起并保持，人们可以在所得的屏蔽壳体上看到开口 1811。开口 1811可以是各种几何形状的，但在本实施例中被描绘为圆形开口。该开口为容纳在屏蔽壳体内的探头的探测能力而设置。为了防止低能侧向光子撞击探头的面，格栅107被放置并固定在开口 1811内。格栅1811由高密度材料制成，诸如铅、钨或贫化铀，并防止低能量侧向光子撞击该探头的面，这种撞击会导致不正确的读数。合适的格栅的例子是三乘三铅板矩阵，其中每个板为1/16英寸厚并且是I厘米深。铅板被对准以创建具有多个开口的格栅。格栅1807也可以是铸造、机加工或以其他方式制造的，使得多个开口被创建。开口可以是矩形的、方形的、圆形的等等。间隔件1805和格栅1807通过使用胶水、粘合剂、焊料、固定环、夹子或类似物保持在开口 1811中。
[0062]图19描绘了图18的准直器探头的替代实施例的透视图。配合半部可以清楚地在组装和操作位置中看到。探头容纳在这些由两个半部形成的屏蔽壳体内。沿着圆筒的平坦部分可以看到配合突起和通道布置，以防止本单元在放置于表面上时的滚动或移动，本发明的一些实施例可以采用所述配合突起和通道布置。
[0063]图20是图18的准直器探头的替代实施例的相对侧的透视图，其示出与图19所示的侧面类似的属性。
[0064]为了清楚地示出屏蔽壳体的第一半部1801和屏蔽壳体的第二半部1803的突起和通道布置，图21描绘了图18的准直器探头的正视平面图。还可以清楚地看到格栅1807和开口 1811，本文通过示例而非限制的方式描绘的格栅1807包括多个圆形孔。在本发明的一些实施例中，格栅1807可以包括正方形、矩形、椭圆形、六角形、八角形或类似的孔、开口或洞。间隔件1805可以由各种材料、几何形状制成，或者在本发明的一些实施例中可以完全省略。另外，在本发明的一些实施例中，格栅1807可以与屏蔽壳体或其一部分或半部是一体的。
[0065]图22是沿着图21中的线D-D截取的准直器探头的剖视图，其中可以看出屏蔽壳体的内部结构。在本发明的一些实施例中，图22所示的内部结构是屏蔽壳体的第一半部1801和屏蔽壳体的第二半部1803所共同的。图22所描绘的结构的第二半部可以由铸造、机械加工、切割、研磨、热成型、激光切割或蚀刻、化学工艺(诸如蚀刻)等等形成或制成。可以看出探头2201占据了形状上与探头2201类似的空腔。为清楚起见，探头2201的内部结构未示出。可以看出在探头表面与格栅1807之间的空气间隙2203。在本发明的一些实施例中，空气间隙2203可以由诸如泡沫、塑料的材料、各种间隔件或类似物占据，以例如提供空气间隙2203的结构限定。另外，在本发明的一些实施例中，空气间隙2203的厚度为零或零左右，实质上意味着没有空气间隙2203，或最小化的空气间隙。在本发明的一些实施例中，也可采用探头保持器2205，以提供探头2201的足够的缓冲、共形配合和保持。探头保持器2205是由软质材料制成的，诸如低密度聚乙烯泡沫或类似物。低密度材料提供低衰减系数，因此期望避免错误的读数。在本发明的一些实施方案中，探头保持器2205只由摩擦固定，而无需使用胶水。在探头保持器2205内的是探头2201。合适的探头是诸如由美国康狄涅格州Canberra ofMeriden制造的碲化锦锌(CZT)探头。由Canberra制造的CZT探头还可以与他们的Inspector1000显示器一起使用。基于感兴趣的能量范围，各种尺寸的探头是可用的。500mm3的探头足以监测200mrem/hr(毫雷姆/小时)的最大剂量率。60mm3的探头具有1000mrem/hr的上限。探头2201定位使得它的检测表面通过开口 1811朝外。
[0066]虽然探头保持器2205可能不是在本发明的所有情况和实施例下必要的，它在某些情况下可以是有用的和有益的。也可以看到镉层2207，它进而被铜层2211或锡和铜的一个层覆盖，以允许快速净化。这样的层通过电镀、形成围绕屏蔽壳体的合适箔片、喷漆或类似物做出。屏蔽壳体自身是由高密度材料2209制成的，诸如铅、钨、贫化铀或类似物。
[0067]图23是图18的准直器探头的分解视图，其中，先前描述的各个部件可以更详细地描述。所示出的是线缆凹部2301的一个示例，所述凹部采取从容纳探头自身的凹部朝向屏蔽壳体的第二半部1803的周缘行进，但不进入突起1821的曲线，或在屏蔽壳体的第一半部1801的情况下，不进入通道1825。在图23中还可以看到的是线缆终端凹部2303以及探头凹部2305。这些凹部通过铸造、模制、机械加工、蚀刻或类似方法形成。这些凹部的几何形状由屏蔽壳体所容纳的探头和有关电缆和固定件的形状决定。图24是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第一半部的透视图，其示出了本文先前描述的一些细节。图25是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第一半部的前视平面图，而图26是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第一半部的内视平面图。
[0068]图27是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第二半部的透视图，其也示出本文先前描述的一些细节。图28是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第二半部的前视平面图，而图29是图18的准直器探头的屏蔽壳体的第二半部的内视平面图。
[0069]尽管本文所公开的系统和方法被描述为应用到核电站的管道，它们同样适用于其他管道和容器，以及诸如医学应用的用途，以确定例如在人类和动物中的血管厚度、梗塞、疤痕或类似物。
[0070]因此，明显的是，根据本发明的各种对象已经提供了一种用于确定管道内的材料层的放射成分的系统和方法。
[0071]虽然本发明的各种目的已经结合其优选实施例进行了描述，但是明显的是，许多替代、修改、和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本发明意图为涵盖落入本说明书、权利要求、及本文所附附图的理念和宽范围内的全部这样的替代、修改、和变化。
【主权项】
1.一种用于确定管道内的材料层的放射成分的系统，所述系统包括: 容纳在准直器内的探头； 可操作地连接到所述探头的光谱仪； 假想装置，包括包含测试标准的容器、多个可移除板和准直器探头附连点； 以可移除板的各种几何获取的光谱仪读数的半对数曲线图； 现场读数的源;和 将所述光谱仪读数的半对数曲线图与所述现场读数进行比较的方法。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述探头是碲化镉锌探头。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述准直器包括由围绕探头的高密度材料制成的大致圆筒形的屏蔽件。4.根据权利要求3所述的系统，还包括附连到所述准直器的开口中的格栅。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述格栅包括排列以创建多个开口的铅板矩阵。6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述大致圆筒形的屏蔽件包括第一半部和第二半部。7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述高密度材料从由铅、钨、贫化铀组成的组中选择。8.根据权利要求1所述的系统，其中，用于将所述光谱仪读数的半对数曲线图与所述现场读数进行比较的方法是在计算机上执行的基于计算机的方法。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述准直器由高密度材料制成并且覆盖有铜层。10.根据权利要求9所述的系统，还包括在所述高密度材料与铜层之间的镉层。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述镉层放置在所述高密度材料与所述准直器的内表面上的铜层之间。12.—种准直器探头，包括: 包含高密度材料的大致圆筒形的屏蔽件； 具有感测面并且放置在所述大致圆筒形的屏蔽件内的探头； 在所述大致圆筒形的屏蔽件的面内的开口，其容纳防止低能侧向光子撞击所述探头的面的格栅;以及 包含高密度材料的可移除盖，其可移除地附接到所述大致圆筒形的屏蔽件，以允许将所述探头放置在所述大致圆筒形的屏蔽件内。13.根据权利要求12所述的准直器探头，还包括装配到屏蔽壳体以保持容纳在所述屏蔽壳体内的探头距开口的距离恒定的间隔件。14.根据权利要求12所述的准直器探头，还包括放置在所述探头与所述大致圆筒形的屏蔽件的内壁之间的探头保持器。15.一种准直器探头，包括: 大致圆筒形的屏蔽件，其包括由高密度材料制成的第一半部和由高密度材料制成的第二半部，其中，所述第一半部具有与所述第二半部的通道配合的突起； 具有感测面并且放置在所述大致圆筒形的屏蔽件内的探头；以及在所述大致圆筒形的屏蔽件的面内的开口，其容纳防止低能侧向光子撞击所述探头的面的格栅。16.根据权利要求15所述的准直器探头，还包括装配到所述屏蔽壳体以保持容纳在所述屏蔽壳体内的探头距开口的距离恒定的间隔件。17.根据权利要求12所述的准直器探头，还包括放置在所述探头与所述大致圆筒形的屏蔽件的内壁之间的探头保持器。18.—种确定管道内的腐蚀层的放射成分的方法，所述方法包括以下步骤: 使用假想装置建立基线数据集； 提供被测试管道的壁厚； 获取用准直器探头测试的管道的读数； 将被测试管道的读数与所述基线数据集进行比较；以及 提供沉积层值。19.根据权利要求18所述的方法，还包括确定腐蚀层的损害的步骤。20.根据权利要求19所述的方法，还包括确定损害来源的步骤。
【文档编号】G01D18/00GK105830169SQ201480060293
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年10月30日
【发明人】F.J.米斯
【申请人】罗切斯特大学