基于磁纳米颗粒的α表面污染模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种基于磁纳米颗粒的α表面污染模拟方法，其具体包括如下步骤：S1：制备磁纳米颗粒模拟源以便用于α表面污染模拟检测；S2：预设磁感应强度的距离效应为α粒子在空气中的距离效应的模拟，S3：通过模拟源检测装置进行定量测量预设距离处模拟源的磁感应强度得到预设距离处的磁感应强度所对应的电压值；进行预设距离变化条件或擦除条件判断S4：进行距离变化试验；S5进行模拟源擦除实验。通过测量磁感应强度值得到相应的α活度值。

Simulation method of \u03b1 surface pollution based on magnetic nanoparticles

【技术实现步骤摘要】
基于磁纳米颗粒的α表面污染模拟方法
本专利技术涉及放射性污染检测
，特别是涉及一种基于磁纳米颗粒的α表面污染模拟方法。
技术介绍
α表面污染是放射性污染的一种，其是指人或物体表面沾染了可释放α粒子的放射性核素。在核应急医学救援中，发生污染事故时，需对进出污染区的人和物体进行检测；人员受到污染时需进行洗消，每次洗消前后需进行检测，评价洗消效果。α表面污染模拟中通过研制具有α表面污染特性、对人员和环境没有危害的模拟源，应用于α表面污染检测和洗消的模拟训练。现有技术中已经研发出了利用磁铁块、安全的液体喷雾和粉末制作的模拟源。但这些模拟源需与特定的真实α表面污染检测仪器配套使用，极大的限制了其使用范围。另外，现有技术中还提出采用发光二极管制作模拟源，或通过制作表面污染模拟衣，以模拟衣上的条形码作为模拟源；但发光二极管制作的模拟源体积大只能作为α辐射源，难以用于表面污染模拟；模拟衣上条形码模拟值固定，且难以模拟α表面污染洗消的变化过程；并且这两种模拟方法局限较大，无法有效模拟α表面污染。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种基于磁纳米颗粒的α表面污染模拟方法，其中制备了具有α表面污染特性、且对人员和环境无危害的模拟源，以便用于α表面污染模拟检测，实现在无辐射危害的环境下达到实源实训的效果。本专利技术的技术方案如下：一种基于磁纳米颗粒的α表面污染模拟方法，其具体包括以下步骤；S1：制备磁纳米颗粒模拟源以便用于α表面污染模拟检测：所述磁纳米颗粒为钕铁硼磁粉，其在磁化磁场撤离后仍保持剩余磁感应强度；S2：将S1中剩余磁感应强度的距离效应作为α粒子的距离效应的模拟；预设空间中某点的磁感应强度为组成磁粉所有颗粒在该点的磁感应强度的矢量和；根据磁偶极子模型，将磁粉颗粒等效为一个圆电流环，磁偶极子轴向某点的磁感应强度值与该点到其中心的距离的立方成反比；其轴向上某点的磁感应强度表达式为：其中，为该点的磁感应强度、μ0为磁体所在空间磁导率、I为电流圆环的电流、S为电流圆环的面积、为圆环轴向单位向量、r为电流圆环中点到该点的距离；S3：检测模拟源并进行验证：将S1中所制备的磁粉胶体涂抹在无磁性的物体表面；通过模拟源检测装置进行定量测量以检测模拟源得到预设距离处的磁感应强度所对应的电压值；确定模拟源检测电路装置中传感器与模拟源之间的距离是否发生变化，若二者之间的距离发生变化，则转入S4；若二者之间的距离不变，则转入S5：S4：进行距离变化实验：改变模拟源检测电路装置中传感器与模拟源的距离进行距离变化试验，分别记录传感器距离模拟源在各第一预设距离处的电压的输出值，此处的电压输出值为第一电压值；判定模拟源检测装置输出电压值是否符合下述公式的变化规律：V为模拟源检测装置输出电压值，D为模拟源检测装置中传感器与模拟源的距离，a为受模拟源影响的常数，b为距离的修正值为常数，c为电压修正值为常数；S5：进行模拟源擦除实验：固定传感器与模拟源的距离至第二预设距离，进行模拟源擦除实验；逐渐擦除模拟源，记录各次擦除后的模拟检测装置的输出电压值，此处的输出电压值为第二电压值；判断模拟源检测装置电压值是否符合下述公式变化规律：V＝k1·x+b1(2)V为模拟源检测装置输出电压值，x为擦除的模拟源质量占模拟源质量的比例，k1、b1为常数；S6：将第一电压值按照下述公式映射为该距离的α表面表面污染的测量值：CPS为在距离模拟源D位置测量到的α表面污染源的计数率，A为模拟α表面污染源的活度,为表面污染检测仪的探测效率，为α射线的射程，V为测量的电压值，a为受模拟源影响的常数，b为距离修正值为常数，c为电压修正值为常数,B为模拟源的表面磁感应强度，k为常数；S7：将第二电压值按照下述公式映射为擦除预设量后的α表面表面污染的测量值：CPS＝k2V+b2(4)CPS为擦除预设质量比例后测量到的α表面污染源的计数率，V为测量的电压值，k2、b2为常数；S8：通过测量磁感应强度值能够得出相应的α活度值：将测量电压映射为α表面污染活度值，从而实现α表面污染的模拟。优选地，S1中，模拟源制备的具体步骤如下：步骤一：将按照预设的质量比为6:(20-40)的钕铁硼磁粉和胶体均匀混合，通过胶体与磁粉颗粒的表面张力抵消磁粉颗粒间的作用力避免磁粉颗粒聚集，同时增强附着力；步骤二：待二者均匀混合后，在预设的充磁磁场的作用下，对步骤一中得到的混合物进行充磁，通过降低充磁磁场以减小剩余磁感应强度，从而减弱磁粉颗粒间的相互作用力磁感应强度，进一步减弱磁粉颗粒间的相互作用力；步骤三：使用外部磁场矫正，将充磁后的磁粉胶体放入矫正磁场环境内进行磁场矫正，得到模拟源。优选地，磁粉颗粒的磁场方向垂直于模拟源表面，磁粉空间的磁感应强度矢量和不为“0”。优选地，所述充磁磁场为均匀磁场，所述充磁磁场的范围为300mT～350mT；所述矫正磁场的范围为40～60mT。优选地，通过表面磁感应强度为110～140mT的磁铁块对磁粉胶体进行磁场矫正。优选地，步骤一：将6g钕铁硼磁粉均匀混入20ml0.5％的琼脂糖胶体；步骤二：在330mT的均匀磁场下充磁制备成磁粉胶体；步骤三：应用表面磁感应强度磁感应强度为120mT的磁铁块对磁粉胶体进行磁场矫正，得到模拟源。优选地，当模拟源不变时，在不同距离测量的电压值按照公式(3)能够映射为该距离真实α表面污染源的测量值；当测量距离不变时，在擦除预设量的模拟源的测量电压按照公式(4)能够映射为擦除相同比例的α表面污染源的测量值。优选地，磁感应强度的测量是非接触式测量，其满足α表面污染模拟源关于测量方式的需求。优选地，在制备模拟源时，利用矫正磁场将模拟源磁场方向矫正为与传感器测量方向平行。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的基于磁纳米颗粒的α表面污染模拟方法针对核应急医学救援人才培训中所涉及的α表面污染的训练提出了基于钕铁硼磁粉的模拟方法和模拟源的制备方法，通过安全、可靠的模拟源替代真实辐射源进行训练，解决了使用真实辐射源训练存在的安全隐患问题，通过实验验证了制备的模拟源能够满足模拟训练需求，可以应用于α表面污染检测和洗消的模拟训练。其中，模拟源具有真实辐射源相近的外观，应用磁场模拟辐射场，能够实现非接触方式测量同时磁场具有与辐射场相同的随测量距离的增大而减小的变换规律，按照一定的映射公式将磁场随距离的变化规律模拟为辐射场的变化规律。此外，模拟源使用的充磁后的磁粉，由于磁场的特殊性质，磁粉颗粒充磁后，其磁场相互作用会导致磁粉颗粒相互聚集，影响附着；同时伴随着磁场的相互作用，磁粉颗粒的磁场方向发生改变，致使磁粉空间中磁感应强度的矢量和为“0”，无法测得磁感应强度值。因此，本专利技术中提出了三种解决方法，共同应用于模拟源的制备，避免因磁场自身性质导致模拟源无法使用的问题；一是通过安全的胶体与磁粉混合，通过胶体与磁粉颗粒的表面张力抵消磁粉颗粒间的作用力，避免磁粉颗粒聚集，同时增强附着力；二是降低充磁磁场，减小剩余磁感应强度，从而减弱磁粉颗粒间的相互作用力；三是使用外部磁场矫正，使磁粉颗粒的磁场方向垂直于模拟源表面，避免磁粉空间的磁感应强度矢量和为“0”。附图说明本专利技术上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁纳米颗粒的α表面污染模拟方法，其特征在于，其具体包括以下步骤；S1：制备磁纳米颗粒模拟源以便用于α表面污染模拟检测：所述磁纳米颗粒为钕铁硼磁粉，其在磁化磁场撤离后仍保持剩余磁感应强度；S2：将S1中剩余磁感应强度的距离效应作为α粒子的距离效应的模拟；预设空间中某点的磁感应强度为组成磁粉所有颗粒在该点的磁感应强度的矢量和；根据磁偶极子模型，将磁粉颗粒等效为一个圆电流环，磁偶极子轴向某点的磁感应强度值与该点到其中心的距离的立方成反比；其轴向上某点的磁感应强度表达式为：

【技术特征摘要】
1.一种基于磁纳米颗粒的α表面污染模拟方法，其特征在于，其具体包括以下步骤；S1：制备磁纳米颗粒模拟源以便用于α表面污染模拟检测：所述磁纳米颗粒为钕铁硼磁粉，其在磁化磁场撤离后仍保持剩余磁感应强度；S2：将S1中剩余磁感应强度的距离效应作为α粒子的距离效应的模拟；预设空间中某点的磁感应强度为组成磁粉所有颗粒在该点的磁感应强度的矢量和；根据磁偶极子模型，将磁粉颗粒等效为一个圆电流环，磁偶极子轴向某点的磁感应强度值与该点到其中心的距离的立方成反比；其轴向上某点的磁感应强度表达式为：其中，为该点的磁感应强度、μ0为磁体所在空间磁导率、I为电流圆环的电流、S为电流圆环的面积、为圆环轴向单位向量、r为电流圆环中点到该点的距离；S3：检测模拟源并进行验证：将S1中所制备的磁粉胶体涂抹在无磁性的物体表面；通过模拟源检测装置进行定量测量以检测模拟源得到预设距离处的磁感应强度所对应的电压值；确定模拟源检测电路装置中传感器与模拟源之间的距离是否发生变化，若二者之间的距离发生变化，则转入S4；若二者之间的距离不变，则转入S5：S4：进行距离变化实验：改变模拟源检测电路装置中传感器与模拟源的距离进行距离变化试验，分别记录传感器距离模拟源在各第一预设距离处的电压的输出值，此处的电压输出值为第一电压值；判定模拟源检测装置输出电压值是否符合下述公式的变化规律：V为模拟源检测装置输出电压值，D为模拟源检测装置中传感器与模拟源的距离，a为受模拟源影响的常数，b为距离的修正值为常数，c为电压修正值为常数；S5：进行模拟源擦除实验：固定传感器与模拟源的距离至第二预设距离，进行模拟源擦除实验；逐渐擦除模拟源，记录各次擦除后的模拟检测装置的输出电压值，此处的输出电压值为第二电压值；判断模拟源检测装置电压值是否符合下述公式变化规律：V＝k1·x+b1(2)V为模拟源检测装置输出电压值，x为擦除的模拟源质量占模拟源质量的比例，k1、b1为常数；S6：将第一电压值按照下述公式映射为该距离的α表面表面污染的测量值：其中，CPS为在距离模拟源D位置测量到的α表面污染源的计数率，A为模拟α表面污染源的活度,ε为表面污染检测仪的探测效率，Rα为α射线的射程，V为测量的电压值，a为受模拟源影响的常数，b为距离的修正值为常数，c为电压修正值为常数B为模拟源的表面磁感应强度，k为常数；S7：将第二电压值按照下述公式映射为擦除预设量后的α表面表面污染的测量值：CPS＝k2V+b2...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁静，王琦，纪云龙，李大伟，王晓宁，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院军事医学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11