具有远程可调特征的高灵敏度探测器及其灵敏度标定方法与流程

本发明涉及放射线探测器。

背景技术：

1、通常，在反应堆堆外使用放射线探测器实时监测反应堆启堆、功率运行、停堆以及设计基准事故工况下的反应堆功率，并输出实时功率水平及功率变化率信号用于反应堆保护，对反应堆安全运行具有重要作用。在首次启堆等工况下，环境中的放射线辐射场极其微弱，为进行有效的监测，需要大幅提高探测器的灵敏度。

2、在放射线探测领域，经常将多个探测器组合成阵列，构建组合型探测器进行测量，以提高探测范围和探测灵敏度。由于各个探测器之间对放射线的遮挡、屏蔽效应、以及使用并联分压支路对多个探测器施加电压时产生的电压偏差等多种因素的影响，组合式探测器的灵敏度并非单个探测器之和。为使组合式探测器的灵敏度能达到较高水平，需要对组合探测器系统进行调试(标定)，减小各种影响因素。

3、专利文献cn104820233a公开了闪烁体阵列结构及应用该闪烁体阵列结构的中子探测器，该文献描述了中子探测器的结构和工作模式，并未说明标定方法。

4、专利文献cn202210182456.9公开一种光电探测器阵列的标定方法及其系统，其中对光电探测器阵列的性能进行了标定，并获取了子探测器的响应矩阵，但其对象为光电探测器，且采取的手段为通过阳光进行标定，探测器之间不存在自屏蔽效应以及分压效应。

5、如上所述，现有技术中，将组合探测器作为一个整体，考察整个探测器的总输出，分析组合探测器多个性能参数的总体效应，对于探测器阵列中的各个子探测器的性能参数没有进行精细化分析，无法充分挖掘探测器潜力。而且，经过标定一旦发现探测器性能不满足要求，需要重新进行探测器设计，比如修改探测器数目、布局等参数，周期长，成本高，效率低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有远程可调特征的高灵敏度探测器及其灵敏度标定方法，能够消除分压及屏蔽效应对探测器性能的影响，获得较高探测性能。

2、本发明第一方面提供一种具有远程可调特征的高灵敏度探测器的灵敏度标定方法，所述探测器包括多个子探测器，每个所述子探测器具有预定设置位置，每个所述子探测器的分压支路连接有可变电阻，

3、标定方法包括以下步骤：

4、步骤s1，在可变电阻的阻值为0的状态下，在放射线辐射场中，依次将每个子探测器单独设置在每个子探测器的预定设置位置，测量每个子探测器的坪曲线的坪区电压范围u(i,min)～u(i,max)，以及每个子探测器的最佳工作电压u(i,rec)对应的信号值n(i,rec)，这里i＝1,2,3,…m，m为子探测器的数目；

5、步骤s2，将所有子探测器置于其所述预定位置，并对探测器施加电压，测量各个子探测器的工作电压u(i,com)，并调整探测器的电压和调节可变电阻的阻值，使各个子探测器的工作电压u(i,com)为最佳工作电压u(i,rec)；

6、步骤s3，在放射线辐射场中，测量探测器的所有子探测器的输出信号之和n0(com)，n0(com)满足以下关系式：

7、n0(com)＝a1·n(1,com)+a2·n(2,com)+……+am·n(m,com)

8、＝a1·s0(1)·n(1,rec)+a2·s0(2)·n(2,rec)+……+am·s0(m)·n(m,rec)

9、＝a1·n(1,rec)+a2·n(2,rec)+……+am·n(m,rec)

10、其中，

11、ai表示子探测器之间的相互屏蔽效应对子探测器的信号输出的影响，

12、s0(i)＝n(i,com)/n(i,rec)×100％，表示各个子探测器的电压状态，这里，因为各个子探测器的工作电压u(i,com)为最佳工作电压u(i,rec)，所以s0(i)＝1；

13、步骤s4，通过将m个子探测器中至少一个子探测器的分压支路的可变电阻的阻值调至最大值的方式，近似断开该至少一个子探测器的电压，同时维持其他子探测器的电压连接，循环m-1次，得到m-1个不同的探测器状态j，j＝1,2,3…m-1，在每个所述探测器状态j下，执行步骤s2和s3，测量所有子探测器的输出信号之和nj(com)，根据该m-1个测量结果，计算得到ai。

14、优选地，在步骤s4中，在(m-1)次测量中，每次得到所有子探测器的输出信号之和nj(com)，

15、nj(com)满足以下关系式：

16、nj(com)＝a1·n(1,com)+a2·n(2,com)+……+am·n(m,com)

17、＝a1·sj(1)·n(1,rec)+a2·sj(2)·n(2,rec)+……+am·sj(m)·n(m,rec)

18、将获取的n0(com)，n1(com)，……nj(com)联立，得到如下方程式：

19、

20、求解该方程式，得到ai。

21、优选地，可变电阻阻值至少高于所述探测器阻值两个量级。

22、优选地，在步骤s1中，对坪曲线进行归一化，以施加在各个子探测器的电压v为横坐标，电压v对应的信号值n(i,v)与该子探测器的最佳工作电压u(i,rec)对应的信号值n(i,rec)的比值n(i,v)/n(i,rec)×100％为纵坐标，得到每个子探测器的百分比信号输出的坪曲线。

23、优选地，在步骤s4中，改变所述探测器的状态时，各子探测器的位置以及所述放射线辐射场保持不变。

24、优选地，利用得到的s0(i)和ai，提高所述探测器的性能。

25、本发明第二方面提供一种具有远程可调特征的高灵敏度探测器，其利用本发明第一方面提供的标定方法进行标定。

26、根据本发明的探测器及标定方法，测量各个子探测器的坪特性曲线，能够精确获取子探测器在组合探测器中由于分压造成的减益状态。通过改变组合探测器的状态，可以获得关于子探测器相互屏蔽效应参数的多元一次方程，结合已获得的探测器分压造成的减益状态参数，可精确获取相互屏蔽效应对子探测器造成的减益，从而将探测器分压造成的减益和子探测器的相互屏蔽效应造成的减益进行解耦，能够定量确定分压偏移和屏蔽效应对组合探测器性能的影响，从而能够大大提高组合探测器灵敏度等性能。

27、本发明中，各子探测器的分压支路中连接有可变电阻，可以通过调节可变电阻的阻值调节子探测器的分压进行微调，特别是，可变电阻的阻值的调节可以远程进行，不必在探测器现场进行，这使得子探测器的分压的调节简便易行，减小近距离操作探测器和接近放射源的频率，提高标定的效率和安全性。

28、本发明中，通过调节可变电阻的阻值，使得对应支路子探测器的分压为最佳工作电压，能够消除分压对探测器造成的影响，提高探测器标定的灵敏度和精度，减少标定时需要处理的数据量，简化数据处理，简化探测器的标定。

技术特征：

1.一种具有远程可调特征的高灵敏度探测器的灵敏度标定方法，所述探测器包括多个子探测器，每个所述子探测器具有预定设置位置，每个所述子探测器的分压支路连接有可变电阻，

2.根据权利要求1所述的具有远程可调特征的高灵敏度探测器的灵敏度标定方法，其特征在于，在步骤s4中，

3.根据权利要求1所述的具有远程可调特征的高灵敏度探测器的灵敏度标定方法，其特征在于，所述可变电阻阻值至少高于所述探测器阻值两个量级。

4.根据权利要求1所述的具有远程可调特征的高灵敏度探测器的灵敏度标定方法，其特征在于，在步骤s1中，对所述坪曲线进行归一化，以施加在各个子探测器的电压v为横坐标，电压v对应的信号值n(i,v)与该子探测器的最佳工作电压u(i,rec)对应的信号值n(i,rec)的比值n(i,v)/n(i,rec)×100％为纵坐标，得到每个子探测器的百分比信号输出的坪曲线。

5.根据权利要求1所述的具有远程可调特征的高灵敏度探测器的灵敏度标定方法，其特征在于，在步骤s4中，改变所述探测器的状态时，各子探测器的位置以及所述放射线辐射场保持不变。

6.根据权利要求1或2所述的具有远程可调特征的高灵敏度探测器的灵敏度标定方法，其特征在于，利用得到的ai，提高所述探测器的性能。

7.一种具有远程可调特征的高灵敏度探测器，其利用如权利要求1至6任一项的标定方法进行标定。

技术总结
本发明提供一种具有远程可调特征的高灵敏度探测器及其灵敏度标定方法，测量各个子探测器的坪特性曲线，精确获取子探测器在组合探测器中由于分压造成的信号输出的改变。调节可变电阻至合适阻值使对应支路子探测器处于最佳工作电压的工作状态，消除了分压对探测器的削弱效应，调节可变电阻至最大值使对应分压支路的子探测器近似于断开，改变组合探测器的工作状态，获得子探测器相互屏蔽效应参数的多元一次方程，由此可精确获取参数，从而将探测器分压造成的影响和子探测器的相互屏蔽效应造成的影响进行解耦，能够定量确定分压偏移和屏蔽效应对组合探测器性能的影响，从而能够大大提高组合探测器灵敏度等探测性能。

技术研发人员：许孟轩,颜岩,卜江涛,匡红波,曲海涛,谢晶晶,蔡志洲,张东生,邢璐辉,王志超,张蔚,郑伟,蔡惟
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15