监测辐射的系统和方法_3

文档序号:9248618阅读:来源:国知局
福射探测运 载工具42。另外地或可选地,福射探测运载工具42可包括福射探测系统40。在福射探测 运载工具42中,发动机50被配置为直接地或间接地通过消耗燃料-闪烁组合物12推动运 载工具。福射探测运载工具42可W是自动化的、有人和/或无人操纵的。福射探测运载工 具42的说明性的、非排他性的实例包括飞行器(例如,飞机、旋翼飞机、气球、无人操纵的空 中运载工具)、水运工具(例如,船、导航台、浮标)、陆上工具(例如,汽车、卡车)和航天器 (例如,卫星)。
[0化引图3显示福射探测运载工具42 (飞行器)的说明性的、非排他性的实例,该运载工 具具有几种配置的发动机50和燃料箱60。燃料箱60可位于福射探测运载工具42之上和 /或之中。燃料箱60可包括柔性结构和/或刚性结构并且可W至少部分地由福射探测系 统42的上层结构、框架和/或机身限定。例如,在图3中,燃料箱显示在机翼44和/或机 身46中。
[0化9] 福射探测系统40的发动机50可被配置为通过消耗燃料-闪烁组合物12来产生 动力。例如,发动机50可W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/或柴油机。发动机50可被配置为燃烧和/或分解燃料-闪烁组合物12。福射探测运 载工具42的发动机50可被配置为提供动力给电池和/或电动机来推动运载工具。
[0060] 福射探测系统40可被配置为自动地或在操作员控制下将燃料箱60中的燃料-闪 烁体组合物12转移至发动机50用于消耗。例如,福射探测系统40可包括燃料供应管道 52〇
[0061] 福射探测系统40可被配置用于高灵敏度探测,例如,弱的和/或远的来源的探 。例如,福射探测系统40可被配置为当来源弱于100MBq、10MBq、lMBq、100kBq、10kBq或 IkBq(-贝可炬q)等于一次晚变/秒)时探测大约IMeV/光子的能量的丫福射源。另外 地或可选地,福射探测系统40可被配置为探测比10m、30m、100m、200m、300m、500m、l, 000m、 2, 000m或3, 000m距离更远的福射源。高灵敏度探测可W由大的燃料-闪烁组合物体积和 /或横截面积辅助。例如,燃料箱60可被配置为限定大的大致垂直于至福射源的方向的横 截面积。燃料箱 60 可具有大于 5m2、10m2、20m2、30m2、40m2、50m2、60m2、70m2、80m2、90m2或 100m2 的最大的横截面积。该最大的横截面积可W大致水平地、倾斜地或垂直地定向W便交叉来 自福射源的通量的最大面积。在福射探测运载工具42中,当福射探测运载工具正在进行福 射探测时,该定向可被确定和/或调整。另外地或任选地,该定向可由福射探测运载工具42 的垂直的操作位置限定。
[0062] 燃料箱60可被配置为允许探测来自燃料箱60中包含的燃料-闪烁组合物12的 闪烁发射光32。例如,燃料箱60可包括光学询问(interrogation)入口 74和/或可至少 部分地容纳(例如,装入、包含)光电探测器80。光学询问入口 74可W是燃料箱60中的窗 口、光纤、光学系统和/或孔,其对于从燃料箱60的内部发射的闪烁发射光32是至少部分 地可透的。光电探测器80可W光学地连接至燃料箱60、燃料箱60的内部和/或光学询问 入口 74。
[0063] 福射探测系统40可包括一个或多个光电探测器80。该光电探测器80可W是被 配置为感测闪烁发射光32的任何适合的设备。光电探测器80的说明性的、非排他性的实 例包括光电倍增管、光电管、半导体光电探测器、光电二极管、雪崩光电二极管、光电晶体 管、光敏电阻器、光电导体、电荷禪合器件、有源像素传感器和CMOS成像器。该光电探测器 80对W下范围内的至少一部分光是敏感的;250-800皿的范围或在例如250-450皿之间、 250-350nm之间、300-350nm之间、大于350nm、大于380nm、大于400nm和/或大于420nm的 任何范围或多个范围。
[0064] 福射探测系统40可包括探测系统82,其被配置为测定燃料箱60中包含的燃 料-闪烁组合物12内的福射事件(例如,闪烁发射事件)的数目、通量、类型、峰值强度、积 分强度(剂量)、衰减率和/或时间-结构。探测系统82可电连接至光电探测器80。该探 测系统82可包括电子测试和测量装置、模拟-数字转换器、鉴别器(discriminator)、重合 探测器(coincidencedetector)、多通道分析器、脉冲形状分析器、计算设备、数字存储设 备和/或通信设备。
[00化]另外地或可选地,燃料箱60可包括额外的结构w帮助探测并分析福射30。如图 4所图解,燃料箱60可包括配置为大致朝向光电探测器80反射闪烁发射光32的反射结构 66。例如,反射结构66可W是燃料箱60的反射性内表面。作为另一个实例,反射结构66 可W是反射镜、或反射镜系统,其被配置为使光集中朝向至少一个光电探测器80。反射结构 66可W在闪烁发射光32的波长范围内的一个或多个范围下具有大50%、80%、90%、95%、 98 %或99 %的反射率。燃料箱66可包括至少部分地光学地隔离燃料箱60内的两个区域 (即,至少第一区域68和第二区域70)的光学挡板62。该光学挡板62被配置为衰减、任选 地完全衰减第一区域68和第二区域70之间的光转移,例如第一区域68中产生的光没有透 入第二区域70内。光学挡板62可包括一个或多个孔64W允许燃料-闪烁组合物12环绕 光学挡板62流动和/或流动通过光学挡板62。例如,光学挡板62可W是不透明板、织物、 泡沫和/或网格。被光学挡板62分开的每个区域(例如,第一区域68和第二区域70)可 光学地连接至不同的光电探测器80。因此,来自第一区域68的闪烁发射光32与来自第二 区域70的闪烁发射光32可W分别被探测。分开的区域可被配置来帮助探测和/或区别入 射在燃料-闪烁组合物12和燃料箱60上的福射30。例如,将上部第一区域68和下部第二 区域70分开的光学挡板62可W能够区别从燃料箱60之上发射的福射(例如,来自空间的 宇宙射线或其它福射30)和从燃料箱60之下发射的福射(例如,地面(非空间)相关的福 射 30)。
[0066] 福射探测系统40可包括添加物注入系统72,其可被配置为将初级发光体20、次级 发光体22、中子敏感添加剂24和/或闪烁增强剂26供应至燃料箱60。
[0067] 图5显示了集成在福射探测运载工具42 (机翼44中)内的燃料箱60的说明性的、 非排他性的实例。图5的实例是在结构上与飞行器的湿机翼(wet-wing)设计相似的燃料 箱60。燃料箱60主要由机翼44的上层结构所限定。燃料-闪烁组合物12包含在机翼44 的内部。机翼集成的燃料箱60可包括本文讨论的所有可选择的元件。例如,显示了具有孔 64的光学挡板62。
[0068] 图6示意性地阐明了使用燃料-闪烁组合物12探测福射的方法100。方法100包 括探测102来自燃料-闪烁组合物的闪烁发射光32W探测福射30。探测102可包括利用 福射探测系统40和/或福射探测运载工具42来探测福射。探测102可包括在距离福射源 某一距离处探测,例如,在大于 10m、30m、100m、200m、300m、500m、l,000m、2,000m或 3,000m 和/或小于3, 000m、2, 000m、1,000m、500m或300m的距离处。进一步,探测102可包括在空 中探测地面福射源。例如,方法100可被用来监测入境口岸(portofentry)、国家边界、 军事区域和/或战斗区域的非法的福射源和/或核材料。由于福射探测系统40可被配置 用于探测弱的和/或远的来源,则方法100可用于远程监测和/或空中监巧U。作为实例,飞 行器可W监测遥远的边界地区;地下的燃料箱60可用于监测遥远的陆地边界;船可监测港 口;W及飞行器可捜索水下核材料(例如,与潜水艇有关的)。
[0069] 方法100还包括消耗104燃料-闪烁组合物12。由于燃料-闪烁组合物12具有 高燃烧值,则方法100可使用福射探测系统40和/或福射探测运载工具42来消耗燃料-闪 烁组合物12,在该种情况下燃料-闪烁体组合物12可用于给发动机50提供燃料W产生动 力(即给发动机50提供动力106)。另外地或可选地,当不再需要时,燃料-闪烁组合物可 被消耗W处置掉燃料-闪烁组合物12。例如,消耗104可包括燃烧108燃料-闪烁组合物 12,和/或分解110燃料-闪烁组合物12。
[0070] 方法100可包括在探测102之前形成112燃料-闪烁组合物12。形成112可包括 将燃料与闪烁体18、初级发光体20、次级发光体22、中子敏感添加剂24和/或闪烁增强剂 26进行混合。形成112可在福射探测系统40和/或福射探测运载工具42内进行。例如, 当燃料正装入燃料箱60时和/或燃料被放置在燃料箱60中之后(例如,通过利用添加物 注入系统72注入燃料-闪烁组合物12的组成部分),可进行形成112。
[0071] 方法100的说明性的、非排他性的实例应用是使用福射探测运载工具42,例如飞 机或无人操纵的空中运载工具来监测入境口岸。福射探测运载工具42可负载(例如,填充 至最大限度)有燃料-闪烁组合物12并且使用燃料-闪烁组合物12作为其燃料飞行。福 射探测运载工具42不需要被配置为携带分开的福射探测介质和燃料,因此潜在地扩大了 运载工具的飞行时间和/或灵敏度。
[0072] 方法100的另一个说明性的、非排他性的实例应用是使用福射探测运载工具42, 例如卫星或无人操纵的空中运载工具来监测脉冲的福射源。该福射探测运载工具42可W 是或可包括太空望远镜,其捜索从空间爆发的丫射线、与闪电有关的地面丫射线闪光和/ 或来自武器排放的脉冲福射。
[0073] 依据本公开发明主题的说明性的、非排他性的实例在W下列举的段落中描述:
[0074] A1.燃料-闪烁组合物,其包括:
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