一种门式放射性监测与识别系统的制作方法

本实用新型涉及监测识别技术领域，具体涉及一种门式放射性监测与识别系统。

背景技术：

放射性物质能够放射出穿透力很强的放射线，使用不当会造成放射性污染，危害人的健康和安全，防止核材料或其他放射性物质被非法转移，对保证国家和公众的安全具有重要意义。目前判断被检对象是否携带有放射性物质，主要通过检测放射性物质发射的伽马射线和中子射线来判断。

伽马探测器通常使用塑料闪烁体或碘化钠。塑料闪烁体价格便宜，能谱广、体积可做得比较大，所以对放射性物质的探测灵敏度比较高，但其探测不到全能峰，无法进行核素识别。碘化钠能量分辨率较高，在对所探测的射线进行计数的同时可获得该射线的能谱，通过与放射性元素的标准谱比较，可确定放射性物质的类型，但碘化钠晶体的体积做不大，所以对放射性物质的探测灵敏度比较低。目前的门式设备通常只使用了其中一种探测器，在使用碘化钠探测器的通道式或门式系统中，碘化钠探测器都被固定安装，不可根据现场需求在固定探测和手持探测中随机切换。

目前中子探测器通常采用³He或¹⁰BF3气体探测器，需要相对大的区域容纳气态成分，给系统的安装、运输、维护均增加很多问题和成本，特别是³He气体是一种稀缺资源，价格很昂贵，近几年还在一直涨价，而且获得该气体受到很多限制。之后有提出采用⁶LiI(Eu)闪烁晶体探测中子，但该晶体的体积做不大，常见的最大体积Φ5cm×5cm，探测灵敏度比较低。

因此，设计一款解决上述问题的门式放射性监测与识别系统很有必要。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种门式放射性监测与识别系统，可同时监测放射中子射线和伽马射线的放射性物质，并可进行核素识别，且核素识别探测器可根据现场需求在固定探测和手持探测之间切换使用。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种门式放射性监测与识别系统，包括门式框架，所述门式框架上设置有伽马探测器、中子探测器、核素识别探测器、报警装置、电源和主控板；所述核素识别探测器可拆卸地固定于所述门式框架；所述伽马探测器、中子探测器、核素识别探测器和报警装置均电性连接于主控板；所述电源电性连接于主控板。

进一步地，所述门式框架包括第一立柱、第二立柱和横梁；所述第一立柱上设置有伽马探测器和中子探测器，所述第二立柱上设置有伽马探测器、中子探测器和核素识别探测器，所述核素识别探测器可拆卸地固定于所述第二立柱上。

更进一步地，所述第一立柱、第二立柱和横梁均为内部中空结构且相互连通；第一立柱的伽马探测器和中子探测器设于所述第一立柱的内部，第二立柱的伽马探测器、中子探测器和核素识别探测器设于所述第二立柱的内部，所述主控板和电源均设于所述横梁的内部；所述第一立柱和第二立柱相对的一面为入射板，所述第二立柱的入射板上对应核素识别探测器的区域可开合。

再进一步地，所述第二立柱内设有核素识别探测器安装盒，所述核素识别探测器安装盒具有可开关入射面板，其内部的背面设有防震棉套和卡具，底部设有支撑台。

进一步地，所述报警装置包括蜂鸣器和报警灯条，所述报警灯条设于所述门式框架的进口处和出口处。

进一步地，所述门式框架的进口处设有红外传感器和摄像头，所述红外传感器和摄像头分别电性连接于所述主控板。

进一步地，所述门式框架的进口处设有对射光阀。

进一步地，所述门式框架的进口处设有显示屏，所述显示屏电性连接于所述主控板。

进一步地，核素识别探测器主要由核素识别探测晶体、核素识别光电倍增管和手持把手组成，所述核素识别光电倍增管位于所述核素识别探测晶体的上方，所述手持把手的一端连接于核素识别探测晶体，另一端连接于核素识别光电倍增管。

进一步地，核素识别探测器的核素识别探测晶体采用碘化钠晶体，伽马探测器的伽马探测晶体采用塑料闪烁体，中子探测器的中子探测晶体采用⁶LiF/ZnS:Ag。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型可实现同时监测中子放射性物质和伽马放射性物质，并对放射性物质进行核素识别。

2、本实用新型采用伽马探测器和核素识别探测器相结合的方式，一方面解决了单独使用核素识别探测器导致的伽马探测灵敏度低的问题，另一方面解决了单独使用伽马探测器导致的无法识别核素的问题，二者相结合既提高了探测灵敏度，也可实时识别放射性核素。

3、核素识别探测器可在固定探测和手持探测之间切换使用，安检员可根据现场的实际情况随意切换，有利于安检员快速确定可疑对象，提高安检效率。

4、本实用新型可同时记录当天和累计被检对象数量、被检对象到达信息、被检对象照片和被检过程录像等详细信息，便于进行后台监测和历史查询，提高安检效率。

5、本实用新型采用了⁶LiF/ZnS:Ag作为闪烁晶体的中子探测器，该探测器不仅探测效率很高，优于同体积的³He气体探测器，使得系统探测效率很高，而且体积可做的比较大，使得对中子放射性物质的探测灵敏度比较高，从而可提高被检对象的通行速度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的系统外部总体示意图；

图2为本实用新型实施例中系统的右侧视角示意图(包含第一立柱内部示意图)；

图3为本实用新型实施例中系统的左侧视角示意图(包含第二立柱内部示意图)；

图4为本实用新型实施例中的核素识别探测器示意图；

图5为本实用新型实施例中核素识别探测器安装盒示意图；

图6为本实用新型实施例中伽马探测器示意图；

图7为本实用新型实施例中中子探测器示意图；

图8为本实用新型实施例中的系统原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

本实施例公开了一种门式放射性监测与识别系统，如图1-3所示，包括门式框架1，所述门式框架1上设置有伽马探测器6、中子探测器7、核素识别探测器8、报警装置、电源14和主控板13；所述核素识别探测器8可拆卸地固定于所述门式框架1；所述伽马探测器6、中子探测器7、核素识别探测器8和报警装置均电性连接于主控板13；所述电源14电性连接于主控板13。

上述门式放射性监测与识别系统中，采用伽马探测器和核素识别探测器相结合的方式，一方面解决了单独使用核素识别探测器时伽马探测灵敏度低的问题，另一方面解决了单独使用伽马探测器时无法识别核素的问题，二者相结合既提高了探测灵敏度，也可实时识别放射性核素。通过上述门式放射性监测与识别系统，可以实现同时监测中子放射性物质和伽马放射性物质，并对放射性物质进行核素识别。核素识别探测器的可拆卸设置，使得核素识别探测器可在固定探测和手持探测之间切换使用，安检员可根据现场的实际情况切换，有利于安检员快速确定可疑对象，提高安检效率。

在本实施例中，所述门式框架1包括第一立柱2、第二立柱3和横梁4；所述第一立柱2上设置有伽马探测器6和中子探测器7(在本实施例中第一立柱2上有两个伽马探测器6和一个中子探测器7)，所述第二立柱3上设置有伽马探测器6、中子探测器7和核素识别探测器8(在本实施例中第二立柱3上有两个伽马探测器6、一个中子探测器7和一个核素识别探测器8)，所述核素识别探测器8可拆卸地固定于所述第二立柱3上。

进一步地，在本实施例中，所述第一立柱2、第二立柱3和横梁4均为内部中空结构且相互连通；第一立柱2的伽马探测器6和中子探测器7设于所述第一立柱2的内部，第二立柱3的伽马探测器6、中子探测器7和核素识别探测器8设于所述第二立柱3的内部，所述主控板13和电源14均设于所述横梁4的内部；所述第一立柱2和第二立柱3相对的一面为入射板5，所述第二立柱3的入射板5上对应核素识别探测器的区域可开合。

内置式设计有助于保护伽马探测器、中子探测器、核素探测器、主控板和电源等不受损害，在第一立柱和第二立柱上都设置伽马探测器、中子探测器，则可以保证探测全面，避免漏检的情况出现。

更进一步地，所述第二立柱3内设有核素识别探测器安装盒，如图5所示，所述核素识别探测器安装盒具有可开关入射面板9，其内部的背面设有防震棉套92和卡具93，底部设有支撑台91。固定核素识别探测器时，先将核素识别探测器8嵌入防震棉套92中，并由支撑台91支撑，然后用卡具93将核素识别探测器8卡住，最后关闭可开关入射面板9即可。需要取出时，打开可开关入射面板9，移开卡具93，即可取出核素识别探测器8使用。

上述核素识别探测器安装盒的设置，既可以对核素识别探测器起到较好的固定和保护作用，也十分方便重复取出和放回。

更进一步地，所述报警装置包括蜂鸣器17和报警灯条15，所述报警灯条15设于所述门式框架1的进口处和出口处。在本实施例中，所述蜂鸣器17设于所述横梁4内。结合报警灯条和蜂鸣器，可以实现声光报警。

在实际应用中，可以设置两种不同颜色的报警灯条，当伽马探测器探测到放射性物质时，主控板控制其中一种颜色的报警灯条(例如红色)亮起，当中子探测器探测到放射性物质时，则主控板控制另一种颜色的报警灯条(例如蓝色)亮起。

进一步地，在本实施例中，所述门式框架1的进口处设有红外传感器12和摄像头11，所述红外传感器12和摄像头11分别电性连接于所述主控板13。红外传感器12用于对人体进行探测，当红外传感器探测到有人体进入探测区域时，主控板控制摄像头11开始拍摄，有助于保证拍摄视频的内容有效性，节省存储空间和便于后期复查。

进一步地，在本实施例中，所述门式框架1的进口处设有对射光阀16。对射光阀的作用在于记录通过人数。

进一步地，所述门式框架1的进口处设有显示屏10，所述显示屏10电性连接于所述主控板13。在本实施例中，所述显示屏10设于所述横梁4的进口处。所述显示屏用于显示核素识别探测器8所检测到的核素名称、剂量以及中子报警信息等信息，便于实时提醒检查人员和被检查对象。

进一步地，如图3所示，核素识别探测器8安装在第二立柱3靠近出口处的一侧的中间位置。

进一步地，如图4所示，核素识别探测器8主要由核素识别探测晶体81、核素识别光电倍增管82和手持把手83组成，所述核素识别光电倍增管82位于所述核素识别探测晶体81的上方，所述手持把手83的一端连接于核素识别探测晶体81，另一端连接于核素识别光电倍增管82。将该结构组成的核素识别探测器8固定在核素识别探测器安装盒中时，整个核素识别探测器8嵌入防震棉套92，核素识别探测晶体81由支撑台91支撑，然后用卡具93将核素识别光电倍增管82卡住。

手持式设计可以使得核素识别探测器在取出使用时更加方便。

更进一步地，核素识别探测晶体81采用碘化钠晶体。

更进一步地，防震棉套92采用海绵，支撑台91和卡具93采用铁质材料。

进一步地，如图6所示，伽马探测器6主要由伽马探测晶体61和伽马探测光电倍增管62组成。

进一步地，在本实施例中，伽马探测晶体61采用塑料闪烁体。

进一步地，在本实施例中，所述第一立柱2和第二立柱3上的两个伽马探测器6都是对称地纵向排列于所述第一立柱2和第二立柱3靠近进口的一侧。

进一步地，如图7所示，中子探测器7主要由中子探测晶体71、中子探测光电倍增管72和慢化体73组成，所述慢化体73包裹于所述中子探测晶体71的外部，中子探测晶体71为⁶LiF/ZnS:Ag，形状为长方形。采用⁶LiF/ZnS:Ag作为中子探测晶体，不仅探测效率很高，优于同体积的³He气体探测器，而且体积可做的比较大，使得系统对中子放射性物质的探测灵敏度比较高，从而可提高被检对象的通行速度。

进一步地，如图7所示，慢化体73采用高密度聚乙烯材料，其厚度为30mm。

进一步地，在本实施例中，所述第一立柱2靠近出口一侧的上半空间安装一个中子探测器7，其中所述中子探测晶体71位于中子探测光电倍增管72的下方，且中子探测晶体71向下的一面靠近第一立柱2的中间线。

进一步地，在本实施例中，第二立柱3靠近出口一侧的下半空间安装一个中子探测器7，其中，所述中子探测晶体71位于中子探测光电倍增管72的上方，且中子探测晶体71向上的一面靠近第二立柱3的中间线。

在本实施例中，如图8所示，各个伽马探测器6和中子探测器7分别通过数据采集板连接于主控板，所述核素识别探测器8通过数据采集板连接于多道分析器，所述多道分析器连接于主控板，所述显示屏、对射光阀、红外传感器、摄像头、蜂鸣器和报警灯均连接于所述主控板。

本实施例的门式放射性监测与识别系统的工作原理在于：

系统上电开机，伽马探测器6、中子探测器7和核素识别探测器8开始采集数据，并将数据实时传给主控板13。当被检对象预通过门式框架1进入有效探测区时，红外传感器12被触发并告知主控板13有被检对象到达，主控板13会启动摄像头11拍照并摄像。当被检对象进入门式框架1的进口时，对射光阀16被触发，告知主控板13记录人员数。

当被检对象携带放射伽马射线的放射性物质时，伽马探测器6的计数超过伽马报警阈值，主控板13会触发报警灯条15(如红色报警灯条)和蜂鸣器17报警，并在显示屏10上显示报警信息；同时核素识别探测器8会对放射性物质进行核素识别，主控板13通知显示屏10显示监测到的核素名称及剂量率。

当被检对象携带放射中子射线的放射性物质时，中子探测器7的计数超过中子报警阈值，主控板会触发报警灯条15(如蓝色报警灯条)和蜂鸣器17报警，并在显示屏10上显示报警信息。

当中子探测器7和伽马探测器6都超过报警阈值时，主控板13同时触发蓝色报警灯条、红色报警灯条和蜂鸣器17报警，同时会对放射性物质进行核素识别，主控板13通知显示屏10显示监测到的核素名称、剂量率和报警信息。

当锁定可疑被检对象范围时，安检员可打开第二立柱3入射板5的可开合区，并打开可开关入射面板9，从核素识别探测器安装盒中取出核素识别探测器8，手持核素识别探测器8对每一个可疑被检对象进行近距离检查，当核素识别探测器8报警时，就可确定携带放射性物质的被检对象及放射性物质存在的可疑位置，当使用完毕，安检员可将核素识别探测器8放回第二立柱3的核素识别探测器安装盒中，关闭可开关入射面板9。

当携带放射性物质的被检对象离开探测器区时，报警停止。系统运行过程中产生的所有照片、视频、报警信息、人员计数等均会保存在主控板13中的存储器中，也可以通过网线将数据传输到远程计算机上。

实施例2

本实施例的门式放射性监测与识别系统和实施例1基本相同，在本实施例中，所述门式放射性监测与识别系统的门式框架高2000mm，内宽1000mm，第一立柱和第二立柱内分别安装两个伽马探测器，伽马探测晶体为塑料闪烁体，塑料闪烁体尺寸为：700mm*200mm*50mm。第一立柱和第二立柱内分别安装一个中子探测器，中子探测晶体为⁶LiF/ZnS:Ag闪烁晶体，晶体尺寸为：500mm*200mm*50mm；第二立柱内装一个核素识别探测器，探测晶体为碘化钠，碘化钠尺寸为直径75mm，长200mm。

实施例3

本实施例的门式放射性监测与识别系统和实施例1基本相同，主要区别在于本实施例的门式放射性监测与识别系统中，第一立柱和第二立柱内分别安装一个伽马探测器。

本实施例中的门式放射性监测与识别系统的门式框架高2000mm，内宽1000mm。伽马探测晶体为塑料闪烁体，塑料闪烁体尺寸为：90mm*200mm*50mm。第一立柱和第二立柱内分别安装一个中子探测器，中子探测晶体为⁶LiF/ZnS:Ag闪烁晶体，晶体尺寸为：450mm*250mm*50mm，第二立柱内安装一个核素识别探测器，探测晶体为碘化钠，碘化钠尺寸为直径50mm，长200mm。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。