一种基于Reuter网格的γ扫描方案生成方法及系统与流程

本发明涉及辐射防护中的电离辐射测量技术领域，具体涉及一种基于reuter网格的γ扫描方案生成方法及系统。

背景技术：

放射性源项表征(radiologicalcharacterization)贯穿于核设施设计建造、运行和退役的所有阶段，在不同阶段，源项调查具有不同的目标和作用。其中，运行阶段辐射源项监测是评估核设施运行状态和污染水平的重要手段，也为职业照射评估、源项与剂量控制提供基础数据；同时，在运行后期(thelaterphaseofoperationallifetime)，开展针对性的源项测量则为制定退役阶段的源项调查方案、放射性计算程序验证，甚至机组延寿等提供重要依据。过渡阶段(transitionphase，即关停到拆解期间)的源项调查作为本阶段的一项重要工作，它为制定具体的退役拆解方案提供依据。而在不同的辐射源项中，γ辐射源项一般作为易测核素，为其他难测核素(纯β、α)的源项表征提供基础，一般采用取样分析结果所确定的易测核素与难测核素活度之比确定难测核素活度。

核设施运行及过渡阶段放射性源项表征中，针对γ辐射源项所采用的测量手段包括，源项扫描、辐射成像、能谱测量、剂量率测量等。其中，一般在剂量率水平10μsv/h～10msv/h量级上，需要γ辐射源项的空间分布信息时，会采用三维γ源项扫描测量手段。目前，国内外三维γ扫描装置一般由带准直器的γ射线能谱测量模块、测距模块、光学摄像头、机械扫描模块等组成。本质上，这些测量设备都是二维测量，即测量到的量都是γ辐射源项探头为中心单位距离处的辐射强度，在结合三维建模可反演到最终的γ辐射源项。

这些三维γ扫描装置在具体测量时，要在测量误差(并不包含与测量时间相关的统计涨落)与测量时间之间寻找最优的扫描方案。其中，测量误差主要来源于扫描步长，主要取决于探测装置的有效视野，由准直器及其与探测器之间的相对位置决定。在给定一个扫描区域的情况下，目前的三维γ扫描装置，都是采用基于等角网格的扫描方式。这种扫描方式在极角越接近(南北)极点，会导致方位角上的扫描点越冗余，因此会增加不必要的测量时间。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于reuter网格的γ扫描方案生成方法及系统，可以基于reuter网格，生成在扫描立体角范围内较均匀的网格，用于三维γ源项扫描装置的扫描方案。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于reuter网格的γ扫描方案生成方法，包括：

s1、根据准直器的孔径，以及所述准直器与放置于所述准直器内的探测器之间的相对位置关系，确定所述探测器有效视野，根据所述探测器有效视野确定探测装置的扫描步长，所述探测装置包括所述准直器和所述探测器，用于探测γ源项；

s2、根据所述扫描步长，对以所述探测装置为球心的4π立体角范围内的极角进行划分，所述极角的个数为180度/所述扫描步长；

s3、通过reuter网格生成算法生成所述4π立体角范围内的reuter网格；

s4、根据现场测量条件确定扫描区域，根据所述reuter网格确定对应于所述扫描区域的reuter网格，将所述对应于所述扫描区域的reuter网格的网格点作为扫描点；

s5、根据所述对应于所述扫描区域的reuter网格，生成所述探测装置的扫描方案。

进一步，如上所述的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成方法，步骤s1中，如果所述准直器和所述探测器均为轴对称，则所述探测装置的响应只与，辐射入射方向与所述准直器的中心轴之间的夹角有关，选择所述探测装置的响应曲线的半高宽作为所述探测装置的扫描步长，其中，所述探测装置的响应曲线的半高宽由所述探测器有效视野决定。

进一步，如上所述的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成方法，步骤s4中，如果所述扫描区域与所述reuter网格重合，则将所述reuter网格中与所述扫描区域重合的网格作为对应于所述扫描区域的reuter网格。

进一步，如上所述的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成方法，步骤s4中，如果所述扫描区域与所述reuter网格不重合，则对所述扫描区域的极角范围进行划分，根据所述扫描区域确定每个极角方向的reuter网格，在每个给定的极角上通过reuter网格生成算法生成与该极角相对应的方位角方向的reuter网格。

进一步，如上所述的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成方法，步骤s5包括：将对应于所述扫描区域的reuter网格的角度参数与所述探测装置的角度控制参数分别进行匹配，生成所述探测装置的扫描方案，所述角度参数包括方位角和极角，所述角度控制参数包括方位角和极角。

一种基于reuter网格的γ扫描方案生成系统，包括：

第一确定模块，用于根据准直器和所述准直器与探测装置之间的相对位置信息，确定所述探测装置的有效视野，基于所述有效视野确定扫描步长，所述探测装置用于探测γ源项；

划分模块，用于根据所述扫描步长，对以所述探测装置为球心的4π立体角范围内的极角进行划分，所述极角的个数为180度/所述扫描步长；

第一生成模块，用于通过reuter网格生成算法生成所述4π立体角范围内的reuter网格；

第二确定模块，用于根据现场测量条件确定扫描区域，根据所述reuter网格确定对应于所述扫描区域的reuter网格，将所述对应于所述扫描区域的reuter网格的网格点作为扫描点；

第二生成模块，用于根据所述对应于所述扫描区域的reuter网格，生成所述探测装置的扫描方案。

进一步，如上所述的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成系统，所述第一确定模块用于如果所述准直器和所述探测器均为轴对称，则所述探测装置的响应只与，辐射入射方向与所述准直器的中心轴之间的夹角有关，选择所述探测装置的响应曲线的半高宽作为所述探测装置的扫描步长，其中，所述探测装置的响应曲线的半高宽由所述探测器有效视野决定。

进一步，如上所述的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成系统，所述第二确定模块用于如果所述扫描区域与所述reuter网格重合，则将所述reuter网格中与所述扫描区域重合的网格作为对应于所述扫描区域的reuter网格。

进一步，如上所述的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成系统，所述第二确定模块还用于如果所述扫描区域与所述reuter网格不重合，则对所述扫描区域的极角范围进行划分，根据所述扫描区域确定每个极角方向的reuter网格，在每个给定的极角上通过reuter网格生成算法生成与该极角相对应的方位角方向的reuter网格。

进一步，如上所述的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成系统，所述第二生成模块具体用于将对应于所述扫描区域的reuter网格的角度参数与所述探测装置的角度控制参数分别进行匹配，生成所述探测装置的扫描方案，所述角度参数包括方位角和极角，所述角度控制参数包括方位角和极角。

本发明的有益效果在于：本发明所提供的方法及系统，能够在事先确定扫描区域的情况下，生成在扫描立体角范围内相对比较均匀分布的网格，以便用于γ扫描设备的扫描方案，具有算法简单、方便快速的特点，能有效解决等角网格在球坐标下非均匀分布带来的难题；可应用在役核设施或核设施退役阶段γ辐射源项的调查，亦可用于辐射防护最优化系统中。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成方法的流程示意图；

图2为基于等角网格扫描方式下扫描点的冗余示意图；

图3为图2的保面积映射示意图；

图4为本发明实施例中提供的单位球面极角方向45等均分的reuter网格示意图；

图5为图4的保面积映射示意图；

图6为本发明实施例中提供的对应于扫描区域的reuter网格示意图；

图7为本发明实施例中提供的一种基于reuter网格的γ扫描方案生成系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

现有的三维γ扫描装置在具体测量时，要在测量误差(并不包含与测量时间相关的统计涨落)与测量时间之间寻找最优的扫描方案。其中，测量误差主要来源于扫描步长，主要取决于探测装置的有效视野，由准直器及其与探测器之间的相对位置决定。在给定一个扫描区域的情况下，目前的三维γ扫描装置，都是采用基于等角网格的扫描方式。这种扫描方式在极角越接近(南北)极点，会导致方位角上的扫描点越冗余，如图2和3所示，因此会增加不必要的测量时间。

针对此问题，本发明旨在给出一种在扫描范围内分布比较均匀的网格，用于三维γ扫描的扫描方案。具体如下。

如图1所示，一种基于reuter网格的γ扫描方案生成方法，包括：

s1、根据准直器的孔径，以及准直器与放置于准直器内的探测器之间的相对位置关系，确定探测器有效视野，根据探测器有效视野确定探测装置的扫描步长，探测装置包括准直器和探测器，用于探测γ源项。

如果准直器和探测器均为轴对称，则探测装置的响应只与，辐射入射方向与准直器的中心轴之间的夹角有关，选择探测装置的响应曲线的半高宽作为探测装置的扫描步长，其中，探测装置的响应曲线的半高宽由探测器有效视野决定。

s2、根据扫描步长，对以探测装置为球心的4π立体角范围内的极角进行划分，极角的个数为180度/扫描步长。

s3、通过reuter网格生成算法生成4π立体角范围内的reuter网格。

s4、根据现场测量条件确定扫描区域，根据reuter网格确定对应于扫描区域的reuter网格，将对应于扫描区域的reuter网格的网格点作为扫描点。

具体地，根据现场测量条件确定所需扫描的立体角范围，可用极角与方位角(亦或用经度和纬度)范围加以表示。如果扫描区域正好与reuter网格重合，则直接采用reuter网格中与扫描区域重合的部分。如果扫描区域与reuter网格不重合，则将扫描区域的极角范围进行划分，进而对于每一个给定的极角确定相应的方位角，继而生成reuter网格。对于给定的极角(也就是纬度)，根据reuter网格生成算法中方位角(也就是经度)的生成算法生成相应的方位角。

s5、根据对应于扫描区域的reuter网格，生成探测装置的扫描方案。

将对应于扫描区域的reuter网格的角度参数与探测装置的角度控制参数分别进行匹配，生成探测装置的扫描方案，角度参数包括方位角和极角，角度控制参数包括方位角和极角。理论上，角度控制参数的数值是由角度参数生成的。但是，有些时候现场不一定能正好与事先生成的网格重合，可能会存在偏差，因此需要进行匹配，才能确定探测装置的扫描方案。扫描方案即，按照扫描点依次进行扫描，探测获取到更加精确的γ辐射源项的空间分布信息，进而根据γ辐射源项的空间分布信息。

实施例一

以三维γ源项扫描设备为例。假设此设备的有效视野是4度，因此扫描时，扫描步长为4度。针对此步长，在以此设备为球心的4π立体角范围内，将极角划分为45等分。

根据reuter网格生成算法生成4π立体角范围内的reuter网格，如图4所示。比较图2和图4可知，相较于等角划分网格，reuter网格在整个4π立体角范围内的网格点分布更加均匀，具体可从图3与图5可直观地看出。在整个4π立体角范围内的网格点，在等角划分网格的情况下网格点个数为89*44+2＝3918个，在reuter网格情况下为2548个，因此可有效降低扫描点个数。

根据三维γ源项扫描设备的现场测量条件，确定的扫描区域为方位角[0度，40度]，极角扫描范围为[82度，122度](对应于纬度为北纬8度到南纬32度)。根据，上一步生成的reuter网格，确定对应于此扫描范围内的网格点，如图6所示。由reuter网格生成的扫描点个数为109个点，而等角划分网格生成的扫描点个数为121个。确定了扫描点，生成的扫描方案即按照扫描点依次进行扫描，探测获取到更加精确的γ辐射源项的空间分布信息，进而根据γ辐射源项的空间分布信息确定核素活度。因此，基于reuter网格生成的扫描方案可有效降低扫描点的个数，进而可节省测量时间。

如图7所示，一种基于reuter网格的γ扫描方案生成系统，包括：

第一确定模块1，用于根据准直器和准直器与探测装置之间的相对位置信息，确定探测装置的有效视野，基于有效视野确定扫描步长，探测装置用于探测γ源项；

划分模块2，用于根据扫描步长，对以探测装置为球心的4π立体角范围内的极角进行划分，极角的个数为180度/扫描步长；

第一生成模块3，用于通过reuter网格生成算法生成4π立体角范围内的reuter网格；

第二确定模块4，用于根据现场测量条件确定扫描区域，根据reuter网格确定对应于扫描区域的reuter网格，将对应于扫描区域的reuter网格的网格点作为扫描点；

第二生成模块5，用于根据对应于扫描区域的reuter网格，生成探测装置的扫描方案。

第一确定模块1用于如果准直器和探测器均为轴对称，则探测装置的响应只与，辐射入射方向与准直器的中心轴之间的夹角有关，选择探测装置的响应曲线的半高宽作为探测装置的扫描步长，其中，探测装置的响应曲线的半高宽由探测器有效视野决定。

第二确定模块4用于如果扫描区域与reuter网格重合，则将reuter网格中与扫描区域重合的网格作为对应于扫描区域的reuter网格。

第二确定模块4还用于如果扫描区域与reuter网格不重合，则对扫描区域的极角范围进行划分，根据扫描区域确定每个极角方向的reuter网格，在每个给定的极角上通过reuter网格生成算法生成与该极角相对应的方位角方向的reuter网格。

第二生成模块5具体用于将对应于扫描区域的reuter网格的角度参数与探测装置的角度控制参数分别进行匹配，生成探测装置的扫描方案，角度参数包括方位角和极角，角度控制参数包括方位角和极角。

本发明提供的方法及系统能够在事先确定扫描区域的情况下，生成在扫描立体角范围内相对比较均匀分布的网格，以便用于γ扫描设备的扫描方案，具有算法简单、方便快速的特点，能有效解决等角网格在球坐标下非均匀分布带来的难题；该方法及系统可应用在役核设施或核设施退役阶段γ辐射源项的调查，亦可用于辐射防护最优化系统中。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。