一种γ射线扫描成像及核素识别系统及其方法技术方案

本发明专利技术属于放射性监测技术领域，具体涉及一种γ射线扫描成像及核素识别系统及其方法，包括设置在Y轴转台上的外壳体，Y轴转台设置在X轴转台上，驱动Y轴转台、X轴转台的电机驱动器，设置在外壳体内的带有钨屏蔽外壳的探头，与探头相连的多道分析器，其中还包括能够更换的准直器，准直器一端与探头相连、设有特定的准直角度的准直孔；设置在外壳体内、靠近探头的相机和激光测距仪，相机的镜头的轴线、激光测距仪射出的激光与准直孔的轴线平行；还包括连接电机驱动器的运动控制卡，连接并控制相机、激光测距仪、多道分析器和运动控制卡的内部计算机；具有扫描范围大、扫描速度快、可推算被测区域各个点的实际剂量值的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于放射性监测
，具体涉及一种γ射线扫描成像及核素识别系统及其方法。
技术介绍
在放射源的贮藏和运输、核废物处理、反恐怖、交通口岸货物放射性检测、环境辐射污染监测、核电站及反应堆检测、放射性实验室及医疗部门检测等领域需要能够及时快速检测出放射性污染区域，还需要进行核素识别，为放射性物质的定位、搜寻及后续处置提供依据。国外已有商品化γ射线实时成像获取系统(伽玛相机)投入市场，但性能指标差别较大，有核素识别能力的产品较少。现有的射线成像系统多采用的是编码板或针孔式准直器(小孔成像)加位置灵敏探测器的结构，该种方法的缺点有三个：第一、成像视角小，一般在30°～40°之间。第二、在面对低辐射剂量的条件下重建的伽马辐射图像的信噪比比较差，需要测量时间要求长；第三：由于没有相应的测距装置，无法给出污染部位的近似剂量率，对现场评估造成了很大的不确定性。
技术实现思路
针对目前射线成像系统的不足，本专利技术的目的是提供一种γ射线扫描成像与核素识别系统，能够以更短的测量时间，取得更精确地测量结果并给出放射性污染源的位置，以及得到污染区域中各个点的剂量率值。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是一种γ射线扫描成像及核素识别系统，包括设置在Y轴转台上的外壳体，所述Y轴转台设置在X轴转台上，驱动所述Y轴转台、X轴转台的电机驱动器，设置在所述外壳体内的带有钨屏蔽外壳的探头，与所述探头相连的多道分析器，其中还包括
能够更换的准直器，所述准直器一端与所述探头相连、设有特定的准直角度的准直孔；设置在所述外壳体内、靠近所述探头的相机和激光测距仪，所述相机的镜头的轴线、所述激光测距仪射出的激光与所述准直孔的轴线平行；还包括连接所述电机驱动器的运动控制卡，连接并控制所述相机、激光测距仪、多道分析器和运动控制卡的内部计算机；所述运动控制卡用于控制所述Y轴转台、X轴转台转动，所述内部计算机还连接并接受外部计算机的控制。进一步，所述相机的镜头的轴线与所述准直孔的轴线处于同一个水平平面内，所述相机的镜头的轴线与所述激光测距仪射出的激光处于同一个竖直平面内。进一步，所述准直器通过准直器法兰与所述探头相连，所述钨屏蔽外壳厚度大于2厘米。更进一步，所述准直器按照所述准直角度区分，所述准直角度为2度、或者4度、或者8度；所述准直角度为2度的准直器：所述准直孔的直径为8mm、所述准直孔的长度为250mm；所述准直角度为4度的准直器：所述准直孔的直径为8mm、所述准直孔的长度为215mm；所述准直角度为8度的准直器：所述准直孔的直径为16mm、所述准直孔的长度为225mm。进一步，所述X轴转台的水平旋转范围为-90度至+90度，所述Y轴转台的垂直旋转范围为-40度至+40度。更进一步，所述X轴转台、Y轴转台的轴承定位精度能够达到千分之五度。进一步，所述探头包括探测晶体，连接所述探测晶体的小型光电倍增管，连接所述小型光电倍增管的前置放大器，所述前置放大器与所述多道分析器相连。更进一步，所述探测晶体为NaI晶体或LaBr3晶体。为达到以上目的，本专利技术还公开了一种用于以上所述系统的γ射线扫描成像及核素识别方法，包括如下步骤：步骤(S1)，所述相机拍摄待测区域的现场照片，所述内部计算机将所述相机拍摄的所述待测区域划分成n×m个第一待测点阵，选用所述准直角度等于2度的所述准直器，所述内部计算机控制所述X轴转台、Y轴转台旋转带动所述准直器对准所述待测区域，并控制所述探头、激光测距仪对所述待测区域的所述第一待测点阵以第一步长逐个进行定点的第一次扫描和采集第一数据，所述第一数据包括通过所述探头测得的所述第一待测点阵的能谱信息、射线强度信息和所述激光测距仪测得的所述第一待测点阵的距离信息；步骤(S2)，所述第一次扫描和所述第一数据采集完成后，所述内部计算机对所述第一数据进行插值、拟合计算，得到显示所述待测区域射线强度分布情况的二维的热点图，所述热点图结合所述现场照片得到现场效果图片；所述内部计算机通过对所述能谱信息识别得到各个所述第一待测点阵的核素信息，并结合所述射线强度、距离信息得到各个所述第一待测点阵的实际剂量率值；所述步长是指以一个特定的旋转角度在水平方向和垂直方向扫描；所述第一步长的所述旋转角度为2度。为达到以上目的，本专利技术还公开了一种用于以上所述系统的γ射线扫描成像及核素识别方法，包括如下步骤：步骤(S1)，所述相机拍摄待测区域的现场照片，所述内部计算机将所述相机拍摄的所述待测区域划分成n×m个第一待测点阵，选用所述准直角度等于8度的所述准直器，所述内部计算机控制所述X轴转台、Y轴转
台旋转带动所述准直器对准所述待测区域，并控制所述探头、激光测距仪对所述待测区域的所述第一待测点阵以第二步长逐个进行定点的第一次扫描和采集第一数据，所述第一数据包括通过所述探头测得的所述第一待测点阵的能谱信息、射线强度信息和所述激光测距仪测得的所述第一待测点阵的距离信息；步骤(S2)，所有所述第一待测点阵扫描完毕后，如果发现某个或某几个所述第一待测点阵中的点为辐射强度较高的热点，则将所述热点进一步细分为n1×m1个第二待测点阵，使用所述准直角度2度或4度的所述准直器对所述第二待测点阵以第一步长逐个进行定点的第二次扫描和采集第二数据，所述第二数据包括通过所述探头测得的所述第二待测点阵的能谱信息、射线强度信息和所述激光测距仪测得的所述第二待测点阵的距离信息；步骤(S3)，所述第二次扫描和所述第二数据采集完成后，所述内部计算机对所述第一数据、第二数据进行插值、拟合计算，得到显示所述待测区域射线强度分布情况的二维的热点图，所述热点图结合所述现场照片得到现场效果图片；所述内部计算机通过对所述能谱信息识别得到所述热点的核素信息，并结合所述射线强度、距离信息得到所述热点的实际剂量率值；所述步长是指以一个特定的旋转角度在水平方向和垂直方向扫描；所述第一步长的所述旋转角度为2度；所述第二步长的所述旋转角度为8度。本专利技术的有益效果在于：1.单次扫描在40°-50°之间，与现有的针孔准直器的不到40°的范围相比更大。2.采用快速扫描方式，在待测区域的污染源较少的情况下，能够迅速定位污染源。3.结合辐射强度信息和距离信息，能够推算各个点的实际剂量值，为现场评估提供有效的参考依据。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中所述γ射线扫描成像及核素识别系统中各个部分的关系示意图；图2是本专利技术具体实施方式中所述γ射线扫描成像及核素识别系统的结构前视图；图3是本专利技术具体实施方式中所述γ射线扫描成像及核素识别系统的结构侧视图；图4是是本专利技术具体实施方式中所述γ射线扫描成像及核素识别系统的准直器的结构示意图；图5是本专利技术实施例中所述待测区域的划分示意图；图中：1-探头，2-相机，3-激光测距仪，4-探头固定夹，5-Y轴转台，6-X轴转台，7-多道分析器，8-轴承，9-电源，10-准直器法兰，11-准直器，12-减震垫，13-外壳体。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。本专利技术提供的一种γ射线扫描成像及核素识别系统，由探测系统，控制系统，计算机系统、运动系统四个部分组成(见图1)。具体的包括探头1、相机2、激光测距仪3、Y轴转台5和X轴转台6组成的二维旋转云台、多道分析器7、轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种γ射线扫描成像及核素识别系统，包括设置在Y轴转台(5)上的外壳体(13)，所述Y轴转台(5)设置在X轴转台(6)上，驱动所述Y轴转台(5)、X轴转台(6)的电机驱动器，设置在所述外壳体(13)内的带有钨屏蔽外壳的探头(1)，与所述探头(1)相连的多道分析器(7)，其特征是：还包括能够更换的准直器(11)，所述准直器(11)一端与所述探头(1)相连、设有特定的准直角度的准直孔；设置在所述外壳体(13)内、靠近所述探头(1)的相机(2)和激光测距仪(3)，所述相机(2)的镜头的轴线、所述激光测距仪(3)射出的激光与所述准直孔的轴线平行；还包括连接所述电机驱动器的运动控制卡，连接并控制所述相机(2)、激光测距仪(3)、多道分析器(7)和运动控制卡的内部计算机；所述运动控制卡用于控制所述Y轴转台(5)、X轴转台(6)转动，所述内部计算机还连接并接受外部计算机的控制。

【技术特征摘要】
1.一种γ射线扫描成像及核素识别系统，包括设置在Y轴转台(5)上的外壳体(13)，所述Y轴转台(5)设置在X轴转台(6)上，驱动所述Y轴转台(5)、X轴转台(6)的电机驱动器，设置在所述外壳体(13)内的带有钨屏蔽外壳的探头(1)，与所述探头(1)相连的多道分析器(7)，其特征是：还包括能够更换的准直器(11)，所述准直器(11)一端与所述探头(1)相连、设有特定的准直角度的准直孔；设置在所述外壳体(13)内、靠近所述探头(1)的相机(2)和激光测距仪(3)，所述相机(2)的镜头的轴线、所述激光测距仪(3)射出的激光与所述准直孔的轴线平行；还包括连接所述电机驱动器的运动控制卡，连接并控制所述相机(2)、激光测距仪(3)、多道分析器(7)和运动控制卡的内部计算机；所述运动控制卡用于控制所述Y轴转台(5)、X轴转台(6)转动，所述内部计算机还连接并接受外部计算机的控制。2.如权利要求1所述的γ射线扫描成像及核素识别系统，其特征是：所述相机(2)的镜头的轴线与所述准直孔的轴线处于同一个水平平面内，所述相机(2)的镜头的轴线与所述激光测距仪(3)射出的激光处于同一个竖直平面内。3.如权利要求1所述的γ射线扫描成像及核素识别系统，其特征是：所述准直器(11)通过准直器法兰(10)与所述探头(1)相连，所述钨屏蔽外壳厚度大于2厘米。4.如权利要求1所述的γ射线扫描成像及核素识别系统，其特征是：所述准直器(11)按照所述准直角度区分，所述准直角度为2度、或者4度、或者8度；所述准直角度为2度的准直器：所述准直孔的直径为8mm、所述准直孔的长度为250mm；所述准直角度为4度的准直器：所述准直孔的直径为8mm、所述准直孔
\t的长度为215mm；所述准直角度为8度的准直器：所述准直孔的直径为16mm、所述准直孔的长度为225mm。5.如权利要求1所述的γ射线扫描成像及核素识别系统，其特征是：所述X轴转台的水平旋转范围为-90度至+90度，所述Y轴转台的垂直旋转范围为-40度至+40度。6.如权利要求4所述的γ射线扫描成像及核素识别系统，其特征是：所述X轴转台、Y轴转台的轴承(8)定位精度能够达到千分之五度。7.如权利要求1所述的γ射线扫描成像及核素识别系统，其特征是：所述探头(1)包括探测晶体，连接所述探测晶体的小型光电倍增管，连接所述小型光电倍增管的前置放大器，所述前置放大器与所述多道分析器(7)相连。8.如权利要求7所述的γ射线扫描成像及核素识别系统，其特征是：所述探测晶体为NaI晶体或LaBr3晶体。9.采用权利要求1-8任一项所述系统的γ射线扫描成像及核素识别方法，包括如下步骤：步骤(S1)，所述相机拍摄待测区域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈欣南，杨璐，王强，王国宝，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11