[发明专利]用于辐射检测的装置和方法

说明书

背景

大规模的辐射(radiation)传感器网络会促进检测未授权的放射性材料(radioactivematerial)运输的能力。然而，安装这样的辐射传感器网络会是昂贵的，并且会使系统的准备就绪时间延迟。

在欧洲正在开发辐射传感网络以防核电厂事故。例如，在欧洲正在计划用于非现场应急管理的实时在线决策支持(RODOS)系统，以提供关于目前和未来的放射性状况的一致且广泛的信息，应急行动和对策的范围、益处与缺陷，以及用于对应急响应策略作出决策的方法性支持。RODOS包括地理、气象以及辐射传播检测模块；它还用作针对放射性和大气监控网络的数据累积点。联网的检测器所提供的辐射传感数据将补充并丰富类似RODOS那样可用于安全机关和灾难恢复机构的辐射数据库。

由于拥有核武器和核反应堆的国家的分裂(break-up)，在广阔的区域上检测未授权的放射性材料运输的能力正益发紧迫。近年来，放射性同位素的走私和放射性材料的黑市交易已经实质性地增加。自从1992年来，总审计办公室报告证实了国际原子能机构(IAEA)的181起确认的核材料非法交易案件的一些。这些突发事件中有20起涉及转移或试图转移核武器可用材料(即Pu-239和20％-90％高浓缩铀(HEU))。尽管源自劣质(rogue)放射性材料的最大不利风险与在构造核炸弹时使用HEU有关，但是HEU还是可以用作用于放射性发散装置(radiological dispersal device)或“脏弹(dirty bomb)”的原材料。实际上，任何放射性同位素都可以被用在脏弹的构造中。然而，对于这种应用，一些放射性同位素(例如Cs-137、Sr-90或Co-60)比其他放射性同位素更危险。例如，由于其相对低水平的伽玛射线放射性(activity)，U-235远没有相当质量的Co-60危险。由于用于排除污染、清理的高昂花费，脏弹对一个地区来说在经济上是毁灭性的，并且经济损失应该是爆炸性的。

通过常规爆炸物的爆炸发散的放射性材料将从经济上毁灭受影响区域。获取非武器可用的核材料通常比获取HEU或Pu-239容易，这扩大了由非武器可使用材料产生的脏弹威胁。这样的事实提高了这种威胁，即核违禁品(contraband)通常以几乎不超过一千克的量被走私，并且几乎所有这些走私案件都是由于警方的调查而被检测到。即使对这样少量放射性材料的清理费用也是巨大的。最好在早期就检测到放射性材料的非法运输并阻断它。

存在对检测放射性材料的非法运输的需要。存在对具成本效益且广阔覆盖的传感器网络的需要，所述传感器网络可以检测放射性材料、识别放射性材料的位置，并且在检测到该类型的材料时提供警报。

发明内容

本发明的实施方案包括一种系统，所述系统包括至少一个成像器，所述成像器具有一个或更多个像素，所述像素能够与高能粒子相互作用，并且所述成像器在同时获得图像时能够传送(relay)关于所述高能粒子与所述像素的所述相互作用的信息。所述系统还可以包括与所述至少一个成像器通信的至少一个处理器，所述处理器能够确定一个或多个像素已经与一个或更多个高能粒子进行了相互作用。所述系统还包括报告所述至少一个高能粒子的存在的输出装置。

所述成像器可以是任何包含像素化光子检测器的成像器，包括电荷耦合器件(CCD)成像器，互补金属氧化物半导体(CMOS)成像器，以及包含硅-锗、锗、蓝宝石硅、砷化镓铟、碲镉汞，或砷化镓衬底等的成像器，或这些成像器的组合。在本发明的实施方案中可以使用安全摄像机、交通摄像机、运输摄像机、手持式摄像机、移动执法(mobile lawenforcement)和交通摄像机、蜂窝电话摄像机、热红外摄像机，以及这些摄像机的任何组合。在本发明中使用的成像器可以是静止或可移动的。在本发明优选实施方案中，所述成像器能够关于垂直轴旋转或摇动，以及关于水平轴选转或俯仰。这允许该成像器跟踪高能粒子放射源的源位置。

在某些实施方案中，一个或多个成像器检测到的高能粒子可以是高能粒子源的产物，所述高能粒子源可以是放射性材料核衰变的源。高能粒子源包括但不限于环境辐射、来自于自然源的辐射、放射性材料、核装置、在爆炸之前或之后的脏弹以及核武器，及其组合。检测到的高能粒子优选是产生自放射性材料的核衰变。高能粒子源还可以被屏蔽。