监测辐射的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及用于监测福射的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 放射性材料和福射源可W使用福射探测器，通常地闪烁探测器探测。闪烁探测要 求特殊材料，一种当受到福射激发时发冷光的闪烁物。闪烁物可固态或液态形式使用。 仅特定的成分，通常地芳香姪，是液态形式的闪烁物。
[0003] 弱福射源（例如，很少发生的福射事件）和/或远福射源的探测通常需要大闪烁 探测器，W便有效探测。大探测器可能是昂贵的、难W建造的和/或难W移动的。另外，液 态闪烁物可能包含大部分的不期望的材料。
[0004] 因此，需要该样的用于监测福射的系统和方法，其可W经济地探测弱和/或远来 源和/或利用较少外来的和/或不期望的材料该样做。
【发明内容】
[0005] 用于监测福射的系统和方法可W包括和/或可W使用起闪烁材料和燃料作用的 燃料-闪烁组合物。燃料-闪烁组合物包括闪烁溶液，其是用于发动机的姪类燃料。该闪 烁溶液可W基本上是常规燃料。该闪烁溶液包括姪类溶剂和闪烁物，并且可W包括初级发 光体、次级发光体、中子敏感添加剂和/或闪烁增强剂。
[0006] 用于监测福射的系统和方法可W包括和/或可W使用福射探测系统，比如福射探 测运载工具（vehicle)。福射探测系统包括燃料箱，其被配置为包含燃料-闪烁组合物，和 发动机，其被配置为消耗燃料-闪烁组合物。福射探测系统和福射探测运载工具可W被配 置为探测弱的和/或远的福射源。
[0007] 用于监测福射的方法可W包括探测来自燃料-闪烁组合物的闪烁发射光W探测 福射，消耗燃料-闪烁组合物，例如用发动机消耗。该方法可包括选择燃料-闪烁组合物和 /或形成燃料-闪烁组合物。该方法也可包括探测弱的和/或远的福射源，W及测定福射的 性质。
[000引根据本公开的方面，提供了福射探测运载工具，其包括含有燃料-闪烁组合物的 燃料箱；和发动机，其被配置为通过消耗燃料-闪烁组合物来推动运载工具，其中运载工具 被配置为用燃料-闪烁组合物来探测福射。
[0009] 有利地，运载工具是飞行器。
[0010] 有利地，燃料箱至少部分地在飞行器的机翼内。
[0011] 有利地，发动机是内燃机、喷气式发动机、冲压式喷气发动机、燃气祸轮发动机和 柴油机的至少一种。
[0012] 有利地，燃料箱具有大于20m2的最大横截面积。
[0013] 有利地，运载工具进一步包括至少一个光电探测器，其被配置为探测来自燃料箱 中包含的燃料-闪烁组合物的闪烁发射光。
[0014] 有利地，运载工具进一步包括探测系统，其被配置为通过测量光电探测器的输出 来测定燃料箱中包含的燃料-闪烁组合物内的福射事件的数目、通量、类型、峰值强度、积 分强度和时间-结构的至少一种。
[0015] 有利地，燃料箱包括反射结构，其被配置为将光朝向光学地连接至燃料箱的光电 探测器反射。
[0016] 有利地，燃料箱包括光学挡板，其被配置为至少部分地光学地隔离燃料箱内的两 个区域。
[0017] 有利地，两个区域的每个光学地连接至不同的光电探测器。
[0018] 有利地，光学挡板分离上部区域与下部区域。
[0019] 有利地，运载工具进一步包括添加物注入系统，其被配置为给燃料箱提供初级发 光体、次级发光体、中子敏感添加剂和闪烁增强剂的一种或多种。
[0020] 根据本公开的进一步方面，提供了用福射探测运载工具进行福射探测的方法，该 福射探测运载工具包括燃料箱和发动机，该方法包括探测来自燃料箱中的燃料-闪烁组合 物的闪烁发射光来探测福射；和用发动机燃烧燃料-闪烁组合物来给福射探测运载工具提 供动力。
[0021] 有利地，燃料-闪烁组合物基本上是航空燃料、喷气燃料、煤油、航空汽油、汽油和 柴油机燃料的至少一种。
[0022] 有利地，该方法进一步包括在探测之前通过将燃料与闪烁物、初级发光体、次级发 光体、中子敏感添加剂和闪烁增强剂的一种或多种混合形成燃料-闪烁组合物。
[0023] 有利地，福射探测运载工具是飞行器并且探测包括在空中探测地面福射源。
[0024] 有利地，探测包括在距离福射源某一距离处探测并且其中该距离大于300m。
[0025] 有利地，探测包括探测丫福射和中子的至少一种。
[0026] 有利地，探测包括识别来自空间的福射和来自地面来源的福射。
[0027] 有利地，探测包括测定燃料-闪烁组合物内的福射事件的数目、通量、类型、峰值 强度、积分强度、剂量和/或时间-结构的至少一种。
【附图说明】
[002引图1是闪烁材料的示意图。
[0029] 图2是福射探测系统的示意图。
[0030] 图3是福射探测运载工具的说明性的、非排他性的实例。
[0031] 图4是被配置用于监测福射的燃料箱的说明性的、非排他性的实例的横截面。
[0032]图5是被配置用于监测福射的燃料箱的说明性的、非排他性的实例。
[0033] 图6是使用燃料-闪烁组合物的方法的示意图。
【具体实施方式】
[0034] 图1-5图解闪烁材料10、福射探测系统40、W及其组成部分。具有相似、或至少基 本上相似目的的元件标有在图中一致的数字。图1-5的每个中的相同数字化及对应的元件 可能不在本文中参照图1-5的每个详细讨论。相似地，在图1-5的每个中所有元件可能不 都标记，但是与其相关的附图标记可一致使用。参照图1-5的一个或多个讨论的元件、组成 部分和/或特征可W包括在图1-5的任一个中和/或与图1-5的任一个结合使用而不背离 本公开的范围。一般而言，有可能包括的元件W实线图解，同时可能是可选择的或可替代的 元件W虚线图解。但是，W实线显示的元件不一定是必要的，并且W实线显示的元件可能被 省略而不背离本公开的范围。
[0035] 图1是福射30入射在其上的闪烁材料10的示意图。福射30 (也被称为电离福射 30)由亚原子粒子（例如，中子、质子或核）和/或具有足够能量W使原子或分子离子化的 高能量光子（例如，丫福射，也被称为丫射线、X射线或远紫外福射）构成。福射30在自 然环境中几乎是普遍存在的，主要来自天然存在的放射性材料和宇宙射线。天然福射源包 括从空间和地面丫射线闪光爆发的丫射线。人造福射源包括用于产生能量或武器的放射 性同位素和核材料。
[0036] 福射30不是直接可感知的但是可W通过多种现象探测。例如，在称为闪烁的过程 中，当暴露于福射30时某些材料（即闪烁材料10)发射光。闪烁材料10包括发光体-- 在被激发后发射光（电磁福射）的分子（或原子）。发光体可W分类为具有快激发态衰减 时间（通常皮秒到微秒）的巧光团、和/或具有慢激发态衰减时间（通常微秒到秒）的无 机发光材料（phosphor)。
[0037]发光体可W通过多种过程被激发，包括通过捕获福射30和吸收光。发光体可W通 过发射光（福射的）或通过其它机制（非福射的）去激发（de-excite)。福射事件（发射光 子）与激发事件（例如，吸收光子）的比称为量子产率。发光体可W具有大于1〇%、30%、 50%、60%、70%、80%或90%的量子产率。由发光体发射的光（发光）具有比激发过程的 能量更低的能量（平均），即发光不完全有效。对于光激发的发光体，发射光的峰的波长一 般比激发光谱的峰的波长更长。该差值称为斯托克斯频移。一般地，较大的斯托克斯频移导 致发射光的较低自吸收，并且因此，具有较大斯托克斯频移的发射光在溶液中进一步传播。 发光体可W具有大于2皿、5皿、10皿、20皿、30皿或50皿的斯托克斯频移。
[003引在闪烁过程中，材料吸收福射、使分子或原子离子化并传递能量至该材料。能量在 材料内转移直到它激发发光体，然后发光体发出特征光谱的光。闪烁材料10通常是几种类 型的分子的组合，每一种在过程的不同部分有效。闪烁材料10的一个组成部分闪烁物18 在捕获福射中是有效的。例如，闪烁物18可包括（或可W是）包含芳香结构和/或不饱和 碳键的有机分子。作为另一个实例，闪烁物18可包括（或可W是）具有捕获中子的高横截 面的原子（例如，裡-6(6Li)，棚-10(1化)）。闪烁物18可W是光的有效发射器（并且因此 可W是发光体）和/或在传递能量至其它分子中可W是有效的。
[0039]一些闪烁材料10包括可W由福射30激发的发光体，比如初级发光体20,和/或有 效地发射光的闪烁物18。该个初级发光体20可W由从激发的闪烁物18传递的福射的和/ 或非福射的能量激发。另外地或可选地，闪烁物18可包括或可W是初级发光体20。当来 自闪烁物18的发射光被初级发光体20吸收时，发生福射能量传递。非福射能量传递通过 不同的机制比如分子碰撞（例如，碰撞泽灭）、交换相互作用和激发态禪合（例如，福斯特 能量传递）而发生。福射的和非福射的能量传递通过使第一分子一一能量供体一一的去激 发之后发射的能量范围与激发第二分子一一能量受体一一需要的能量范围交叠而增强。例 如，在闪烁物18是发光体的情况，其发射光谱与初级发光体20的激发光谱的强光谱交叠可 导致有效的能量传递。能量传递还受到能量供体和能量受体之间的距离（和/或接近的概 率）强烈地影响。因此，凝聚状态（例如，固态和液态）、高浓度和/或分子缔合可增强能量 传递。
[0040] 闪烁物18和/或初级发光体20的发射光谱可W由深UV(紫外）光控制，其在某 些材料中可能不能传播远和/或（例如，利用某些光电探测器80)可能难W探测。因此，一 些闪烁材料10包括次级发光体22-一也称为波长改变剂和波长转变剂一一其可W由从闪 烁物18和/或初级发光体20传递的能量激发并且其有效地发射波长比由闪烁物18和/ 或初级发光体20发射的波长更长的光。例