[发明专利]采用虚拟源模拟刻度探测器探测效率的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测技术方法，具体涉及了探测器探测效率刻度技术及放射源的虚拟技术。

背景技术

本专利主要研究放射性物质的实验室和野外测量环境下的效率刻度工作。探测器的效率刻度从大的方面分类分为三种技术方法：有源效率刻度、无源效率刻度、有源无源混合刻度。有源效率刻度主要方法有标准源相对刻度法和半经验公式函数法，无源效率刻度主要包括蒙卡模拟、软件效率刻度及数学理论计算，有源无源混合刻度方法主要有效率传递法、虚拟点探测器刻度法。

无源刻度研究的的优点有：

第一，无源效率刻度可以不用大量购买具有许可证放射源，不用担心丢失放射源，节省经费，减少工作量，安全不会污染实验室和工作人员；

第二，无源效率刻度方便快捷，只需要输入相关测量对象参数就可以得到效率刻度曲线，可以广泛被人接受使用；

第三，无源效率刻度应用范围非常广泛，任何测量对象只需要知道吸收介质参数就可以给出刻度结果。

但是，无源刻度有个最大致命的先天不足是刻度结果的正确性和可靠性无法保证，当测量环境发生变化或使用时间长了就必须进行有源刻度的验证工作。

有源效率刻度最大的优点就是其正确性和可靠性是有保证的，但是有源效率刻度大部分针对的是体源，其缺点有：体源几何形状、成分密度很难和标准源相一致，修正烦琐费时；标准源的制备复杂、价格昂贵、复杂样品不好制备；需要申请放射源许可证，在应急情况下不能及时使用；标准源若半衰期较短，其使用时间太短；还具有费时安全等问题，从而导致刻度用的标准体源应用范围很小。

有源和无源刻度技术两者是相辅相成的，有源刻度是无源刻度的基础和保障的，无源刻度中关键计算参数是通过有源刻度方法中标准源进行标定和实验测定的。而无源刻度则是有源刻度的延伸和发展，它是在有源的基础上开拓创新的技术方法。

而有源无源混合刻度方法和虚拟源刻度技术则是有源刻度与无源刻度技术方法的完美结合统一，这两种刻度方法继承了有源刻度与无源刻度的所有优点，却没有它们的缺点。虚拟源刻度技术利用实验方法建立点源、面源和体源三者之间的函数关系式，通过这个关系式方便快捷计算得出体源的虚拟点源或面源的位置，而日常刻度时将实际的体源换成点源和面源放在虚拟点源或面源的位置进行刻度，若刻度的数据一致性非常好，则说明谱仪系统效率没有发生变化，测量数据有保证，若一致性非常差，则谱仪效率刻度数据不能使用。

虚拟源刻度技术它是一种实验刻度方法，因此不存在晶体参数表征的技术问题。虚拟源实验刻度用的点源或面源相对体源来说性价比较高，可以在测量前对仪器的性能状态进行检验，刻度过程方便快捷，还可保证测量数据真实可靠。该技术方法具有了无源和有源刻度的所有优点，是一种全新的刻度技术方法。

用蒙卡软件直接模拟刻度航测放射性烟云效率的过程，由于其体积相当大，存在大源小探测器的小概率问题，解决的常用方法有伴随蒙特卡罗方法和点通量的指向概率方法。伴随蒙特卡罗方法为物理过程的反演，反向模拟粒子的输运，需要伴随方程，程序实现比较困难；点通量的指向概率方法并不真正将粒子输运至探测点，只估计点通量而不能进一步模拟探测器内的响应，所以不能满足更多的实际需求。而本专利则将物理技术方法应用于蒙卡模拟过程，利用了体源效率分割原理和蒙卡程序中的准直锥形点源及虚拟点源和线源巧妙的解决了以上问题。该技术方法对于大源小探测器的小概率问题具有通用性，专利得到的测量模型中的虚拟点源和线源结果可以用于气体烟云等的航测蒙卡模拟刻度工作，使航测发展为定量测量。虚拟源实验刻度用的点源或面源相对体源来说性价比较高，可以直接在野外等条件下完成对谱仪的日常刻度，方便快捷，实验刻度的好处是可以在测量前对仪器的性能状态进行检验，以保证测量数据真实可靠，而不需要验证等工作。该技术方法具有上述优点，是一种全新的刻度技术方法。

发明内容

本专利主要就是针对不同形状大小的放射源来展开研究，通过实验及蒙卡计算研究发现，点源、线源、面源和体源它们之间存在一定的规律及联系。通过建立它们之间的关系提供一种采用虚拟源模拟刻度探测器探测效率的方法，虚拟点源可以替代体源进行日常的实验室及野外仪器的校准工作，即将能量刻度和效率刻度通过一次性实验刻度完成，从而减少了刻度工作环节，减少了购源费用。

本发明的技术解决方案是：

采用虚拟源刻度探测器探测效率的装置，其特殊之处在于：

包括虚拟点源1、虚拟线源或线源2、虚拟面源3、体源4、探测器5、面源6、点源7、准直锥形发射点源8；