[发明专利]用改进的事件类型区别进行辐射检测的系统及方法

说明书

本文描述辐射检测系统及方法，其提供不同类型的放射性事件之间的改进区别。令人惊讶地发现，使用基于脉冲曲线形状的多个鉴别器设置而非单个设置可改进α事件与β事件之间的区别。结果表明，由于区别增强，％溢出显著降低，效率损失最小。这些系统及方法在检测极低水平的α事件及β事件以及具有难以区分的脉冲形状的同位素的识别及量化方面特别重要。

相关申请案

本申请案主张2016年10月21日申请的第62/411,448号美国临时专利申请案的优先权及权益，并且其全部内容通过引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及用于测试样本中的辐射检测的系统及方法。更特定来说，在某些实施例中，本发明涉及提供测试样本中的不同种类的放射性事件(例如，α对β)之间的改进区别的系统(例如，液体闪烁计数器)。

背景技术

可通过检测并分析从样本发射的辐射来识别并量化样本中存在的放射性核素。这在许多情况下都很重要，例如检测饮用水中的氚、氡、镭及铀；检测食物中的锶；检测食物、酒精及生物燃料中的¹⁴C；评估核电站的氚及¹⁴C排放；监测核反应堆退役期间的放射性；石油勘探中的示踪剂测量；吸附、分布、代谢及排泄(ADME)研究；检测生物样本中的放射性核素(例如，识别药物开发中可行的药物路径)；及考古样本的放射性碳年代测定，以及许多其它生物及环境背景。

有多种系统及分析技术可用于检测由样本中放射性核素的放射性衰变引起的事件。如果样本含有发射不同种类辐射的多个放射性核素(例如，α及β发射体)，或者样本含有未知类型的放射性核素，那么能够确定是否由α、β或γ辐射引起检测到的放射性事件是很重要的。

举例来说，在液体闪烁计数中，将含有待识别的一或多个放射性核素的样本材料与能够溶解样本材料的溶剂以及闪烁体(例如氟)混合。将一小瓶所得混合物置于包括一或多个光电倍增管的检测器中。当放射性核素经历放射性衰变时，发射的衰变能量引起闪烁体的激发及被检测的UV光的释放。光的强度是衰变能量的函数，并且检测到的脉冲的形状可用于区分不同种类的放射性事件，例如α、β或γ辐射。检测器产生对应于测试样本中检测到的多个放射性事件中的每一者的脉冲信号。然后可确定放射性核素的身份及/或数量。

应认识到，脉冲形状可指示各种放射性事件。举例来说，由液体闪烁计数器(LSC)检测到的光脉冲基于其脉冲形状可被分类为由发射的β粒子或的α粒子引起。图1是展示随时间变化的归一化光强度的绘图。α脉冲具有比β脉冲更长的尾部(更长的衰变周期)。通过根据测试样本中的预期放射性核素使用适当的校准样本，可导出鉴别器以将测试样本中的给定放射性事件分类为α或β辐射。

类似地，美国专利申请案公开案US 2004/0262530提出一种用于基于脉冲形状区别由中子产生的脉冲与由伽马射线产生的脉冲的技术。

然而，当前的鉴别技术遭受α/β错误分类(溢出)，特别是当用于检测极低水平的α及β事件时，以及当用于识别具有难以区分的脉冲形状的同位素时，例如锶-90。

因此，需要用于区别测试样本中不同种类的放射性事件(例如，α对β)的改进系统及方法。

发明内容

本文提出的是辐射检测系统及方法，其提供不同类型的放射性事件之间的改进区别。令人惊讶地发现，使用基于脉冲曲线形状的多个鉴别器设置而非单个设置可改进α事件与β事件之间的区别。结果显示，由于区别增强，％溢出显著降低，效率损失最小。这些系统及方法在检测极低水平的α及β事件以及具有难以区分的脉冲形状的同位素的识别及量化方面特别重要。

此外，本文提出允许用户例如经由交互式直方图显示调整多个鉴别器设置的系统及方法，从而允许对区别准确性与效率之间的折中的自我选择。在其它实施例中，系统及方法基于最小化错误分类误差并使效率最大化的品质因数自动确定多个鉴别器设置。