[发明专利]反演污染区虚拟点位置和边界的技术方法及设备

权利要求书

1.反演污染区虚拟点位置和边界的设备，包括虚拟点源(1)，其特征在于：所述虚拟点源(1)为体源或面源或混合源的虚拟点源，其发射的射线要经过沙土(2)、地面(8)、空气(9)才能到达探测器(4)，所述沙土(2)为虚拟点源的埋深沙土，其厚度为待求参数，其位置在虚拟点源(1)与探测器(4)之间；所述沙土(2)与沙土衰减层(3)成分一致，其位置在沙土(2)与探测器(4)之间；在沙土表面污染区探测模式中，所述探测器(4)下方一定位置放置有面源(6)，所述面源(6)半径为待求参数。

2.根据权利要求1所述的反演污染区虚拟点位置和边界的设备，其特征在于：所述沙土衰减层(3)为厚度相同的两层。

3.根据权利要求1所述的反演污染区虚拟点位置和边界的设备，其特征在于：在一定埋深污染区探测模式中，所述探测器(4)为就地HPGeγ谱仪，其虚拟点探测器(5)位置一般通过实验标定或半经验公式给出。

4.根据权利要求1所述的反演污染区虚拟点位置和边界的设备，其特征在于：所述面源(6)的下方位置设置有面源的虚拟点源(7)，在该测量模式中探测器(4)可为CZT探测器或地HPGeγ谱仪。

5.反演污染区虚拟点位置和边界的技术方法，其特征在于：其技术方法操作步骤如下：

步骤一：一定埋深污染区(热区)虚拟点源(1)位置扫描及活度计算；

在就地γ谱仪测量中，测量对象一般位于地面沙土下，测量对象可能是一个体源或面源或点源，也可能是位于不同深度的几个体源或面源或点源，或者它们的混合源；同时体源或面源的形状不定，测量对象极其复杂，将上述所有整个源项虚拟成一个点源，这样对源项的测量就转化为对虚拟点源(1)的测量；

步骤二：设虚拟点源1的埋深为d，活度为A(Bq)，γ射线强度为P_γ，HPGe探测器(4)对放射源特征γ射线(能量为E)的有效前面积为S₀；沙土(2)对γ射线的线衰减系数为μ_s；为了达到测量目的，建立方程组，需要在沙土(2)和探测器(4)之间加沙土衰减层(3)；

步骤三：两次测量分别放置的沙土衰减层(3)厚度为x和2x；两次测量某一核素的特征γ射线全能峰计数率分别为n₁和n₂；根据介质对γ射线的衰减规律，n₁和n₂有以下关系：

其中d₀为虚拟点探测器位置，用式(1)除以式(2)得：

解式(3)有：

一般虚拟点探测器(5)距离探测器端帽距离d₀的通用半经验公式可表示为：

其中RD和HD为探测器的半径和厚度，线衰减系数和密度为探测器晶体的；

步骤四：设置的沙土衰减层3的厚度x＝2.5cm，根据参考文献同轴型HPGe探测器虚拟点探测器(5)位置为d₀＝4.31cm，标准物质的线衰减系数为μ_s＝0.286；²⁴¹Am-81#点源距离探测器(4)距离为20cm，沙土(2)实际厚度2.5cm；有一层沙土衰减层(3)时的计数率为16.23cps，两层沙土衰减层(3)时计数率为4.86cps，则n₁/n₂＝16.23/4.86＝3.34；将以上数据代入式(4)可以计算出沙土(2)厚度d＝2.2cm，和实际相差0.3cm(12％)，证明该技术方法能有效搜索测量出虚拟点源(1)位置；

步骤五：当虚拟点源(1)位置知道后，可以使用标准点源相对测量方法得到其活度；可使用一个标准点源将其埋深至深度为d的沙土内，其活度浓度记为Act(Std)，它的计数C记为C(Std)，则未知虚拟点源1的活度浓度Act(u)为：

步骤六：沙土表面污染区(热区)边界反演

一般可以将测量对象沙土表面污染区(热区)简化成面源(6)，面源(6)的测量可以转化为对其面源的虚拟点源(7)的测量，如图3所示的测量模型；

步骤七：两次分别使用CZT探测器(4)和就地HPGe探测器(4)，测量某一核素的特征γ射线全能峰计数率分别为n₁和n₂；空气(9)对γ射线的线衰减系数为μ_a；根据介质对γ射线的衰减规律，n₁和n₂有以下关系：

其中d₀为CZT探测器(4)的虚拟点探测器(5)位置，一般可设为0；d₀₁为就地γ谱仪335A的虚拟点探测器(5)位置；用式(7)除以式(8)得：

解式(9)有：