基于多个NaI(T1)探测器的放射性物质二维定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种放射性物质定位方法，尤其涉及一种基于多个Nal(T1)探测器的 放射性物质二维定位方法。
【背景技术】
[0002] 和平利用放射性物质对人类而言是一笔巨大的财富，但是如果放射性物质泄露扩 散，也将给人类社会造成无法想象的危害。Y放射性门式系统是一种适用于放射性敏感区 域的y放射性物质检测系统。对进出人员、物品用塑料闪烁体探测器初步探测是否携带放 射性物质；针对有携带放射性物质的人员启用NalCT1)探测器阵列进一步进行Y能谱测 量。
[0003] 目前，针对出入涉核场所出入的放射性物质定位主要通过多计数器定位和人工搜 索定位。多计数器定位利用放射性物质在不同位置的方位角变化和Y射线衰减规律，这样 的定位方式成本低，但是在多个不同位置放射性物质同时出现情况下不能实现定位。人工 搜索定位采用便携式探测器对人员或物品进行检测，这样的定位方式测量时间长，需要多 工作人员的参与，并且增加了工作人员的照射时间。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就在于提供一种基于多个Nal(T1)探测器的放射性物质二维定位 方法，该方法解决了多计数器定位中多源定位问题，克服了现有技术中，多计数器在同时出 现多个不同位置放射性物质的情况下不能定位的缺陷，无需人工搜索定位，避免了工作人 员被照射的时间，具有测量时间短，定位准确率高的优点。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种基于多个Nal(T1)探 测器的放射性物质二维定位方法，其特征在于：借助Y射线的衰减规律和放射性物质在 不同位置与探测器相应方位角变化，对通过门式检测系统的放射性物质进行定位，所述门 式检测系统包括门式框架和分别位于门式框架两侧的两个探测器系统，所述探测器系统由 Nal(T1)探测器阵列、塑料闪烁体探测器组成，Nal(T1)探测器阵列均匀嵌在塑料闪烁体探 测器中，且两个探测器系统中的Nal(T1)探测器阵列相对设置，其定位方法包括以下步骤：
[0006] (1)根据放射性物质在不同位置的方位角变化和Y射线衰减规律得到探测器特 征峰计数不同，确定定位模型，包括以下步骤：
[0007] (11)建立探测器计数的积分公式⑴；
【主权项】
1. 一种基于多个NaI (Tl)探测器的放射性物质二维定位方法，其特征在于：借助γ射 线的衰减规律和放射性物质在不同位置与探测器相应方位角变化，对通过门式检测系统的 放射性物质进行定位，所述门式检测系统包括门式框架和分别位于门式框架两侧的两个探 测器系统，所述探测器系统由NaI(Tl)探测器阵列、塑料闪烁体探测器组成，NaI(Tl)探测 器阵列均匀嵌在塑料闪烁体探测器中，且两个探测器系统中的NaI (Tl)探测器阵列相对设 置，其定位方法包括以下步骤： (1) 根据放射性物质在不同位置的方位角变化和γ射线衰减规律得到探测器特征峰 计数不同，确定定位模型，包括以下步骤： (11) 建立探测器计数的积分公式（1);
其中，I为探测器计数，其中t为测量时间，ε为探测器本征探测效率，Tl为特征γ射 线所占分支比，IO为γ放射性物质活度，μ为单能γ射线在空气中的线衰减系数，L为衰 减厚度，Ω为探测器探测面所占放射性物质的立体角； (12) 将衰减厚度L近似为γ放射性物质到探测面中心的距离'1，简化得到公式（2);
(13) 结合圆锥立体角与平面顶角关系式（3)，建立探测器计数I与ζ、Θ的关系式 ⑷；
(14) 结合上式求得最大特征峰计数探测器Dmax特征峰计数与其对侧探测器Dopp特征 峰计数比值Tl、Dopp特征峰计数与对侧第二大特征峰计数探测器Dsec特征峰计数探测器 计数比值T2与放射性物质相对于各探测器的顶角、γ射线衰减厚度关系式（5);
(2) NaI (Tl)探测器阵列对经过门式检测系统的放射性物质进行能谱测量，对测量能谱 进行解谱分析，通过比对进行放射性核素识别，获取特征峰计数； (3) 通过比较法找到最大特征峰计数探测器Dmax，及其对侧探测器Dopp、对侧第二大 特征峰计数探测器Dsec ; (4) 求得Dmax特征峰计数与Dopp特征峰计数的比值Tl，Dopp特征峰计数与Dsec特 征峰计数的比值T2,公式为式（6);
(5) 根据探测区间内位置坐标（X，y)，计算其相对于探测器Dmax、Dopp和Dsec的顶角 和衰减厚度，代入式（5)，求解得到ΤΓ、T2' ； (6) 通过迭代，当ΤΓ、Τ2'与T1、T2足够接近时，确定当前位置坐标（X，y)为放射性物 质位置坐标（X，Y)。
2. 根据权利要求1所述的基于多个NaI (Tl)探测器的放射性物质二维定位方法，其特 征在于：所述门式检测系统高200cm、宽40cm，单侧厚度为6cm。
3. 根据权利要求1所述的基于多个NAI (Tl)探测器的放射性物质二维定位方法，其特 征在于：步骤（5)中，计算其相对于Dmax、Dopp和Dsec的顶角和衰减厚度的方法具体为： 假设放射性物质位于四个探测器所处区间内，所述四个探测器分别为探测器A、探测器 B、探测器C、探测器D，其中，探测器A、探测器C位于一 NaI (Tl)探测器阵列中，探测器C位 于探测器A下方，探测器B、探测器D位于另一 NaI (Tl)探测器阵列中，探测器B与探测器A 相对，探测器D与探测器C相对；以水平方向为X方向，垂直方向为y方向，两列探测器下端 中心为原点，建立直角坐标系，同侧两个探测器之间的间距d，探测器半径R，则探测器A探 测面中心的位置为（ X(1，％)，探测器B探测面中心的位置为ytl)，探测器C探测面中心 的位置为（x〇, y〇-d)，探测器D探测面中心的位置为y(rd)，根据探测器位置及放射性 物质位置（x，y)进行几何计算得到HLaU、Θ Λ、θκ、Θ。0D的公式如式（7);
【专利摘要】本发明公开了一种门禁检测系统中基于多个NaI探测器的放射性物质定位方法。通过测量γ射线的衰减规律和放射性物质在不同位置与探测器方位角的变化，来确定放射性物质二维定位模型。利用NaI探测器的能量分辨能力对放射性核素进行识别，有效地解决了在多源情况下，不同放射性核素之间的相互干扰，以及对多个不同放射性物质进行同时定位的问题。本发明选取计数较大的最大特征峰计数探测器、及其对侧探测器和对侧第二大特征峰计数探测器，有效地避免了当探测器探测面所占放射性物质的立体角过小或衰减距离过大时，探测器的计数值受统计涨落的影响，造成定位误差增大，甚至靠近边缘处无法定位的情况发生。具有测量时间短，定位准确率高等优点。
【IPC分类】G01T1-36, G01T1-00
【公开号】CN104536029
【申请号】CN201510042393
【发明人】杨剑波, 庹先国, 王琦标, 成毅, 刘明哲, 王磊, 王洪辉
【申请人】成都理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月28日