反演污染区虚拟点位置和边界的技术方法及设备技术

本发明专利技术公开了反演污染区虚拟点位置和边界的技术方法及设备，包括热区虚拟点源、沙土、沙土衰减层、探测器、虚拟点探测器、面源、面源的虚拟点源、地面和空气，所述虚拟点源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、地面、空气才能到达探测器，所述沙土为虚拟点源的埋深沙土，其位置在虚拟点源与探测器之间，本发明专利技术利用就地HPGeγ谱仪有效前面积原理建立方程组，通过解方程获得虚拟点位置，从而进一步反演污染区边界参数，该方法实用性较强，本发明专利技术由于使用了CZT探测器，密度高，体积小，在1.0m距离可视为点探测器，本发明专利技术借助两层和目标对象一致的沙土衰减层，建立了方程组，达到测量目标参数的目的。达到测量目标参数的目的。达到测量目标参数的目的。

【技术实现步骤摘要】
反演污染区虚拟点位置和边界的技术方法及设备


[0001]本专利技术涉及核技术应用领域中污染区中体源或面源或混合源源项的位置和边界刻度 技术，具体是反演污染区虚拟点位置和边界的技术方法及设备。

技术介绍

[0002]在就地γ谱仪测量中，测量对象一般位于沙土表面或沙土下。测量对象可能是一个面 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，分布也极其复杂。目前国内外针对这些情况，对于其位置边界和活 度浓度的测量根本没有好地解决。随着虚拟点源原理地提出，该问题慢慢得到解决。本课 题就是针对此问题基于虚拟点源原理提出的解决方案和技术方法。总体思路就是将上述所 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的测量。
[0003]针对上述问题，国内外主要采用就地γ谱仪进行一定高度的定点测量或者扫描测量。 由于源项情况复杂，探测效率刻度不准，数据误差较大。一般也会采取就地采样后使用实 验室γ谱仪进行比对测量分析。
[0004]专利申请号为ZL201410264383.3基于虚拟点探测器原理的放射性区域确定方法其发 明原理与本专利技术完全不同，该原理主要基于距离平方反比定律来定出虚拟点源位置，而本 专利技术则基于就地HPGeγ谱仪有效前面积原理来定出虚拟点源位置。本专利技术专利在测量面 源的虚拟点源时增加使用了CZT探测器，有一定埋深的体源或面源或混合源的虚拟点源的 测量，在设计上增加了两层沙土衰减层。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供反演污染区虚拟点位置和边界的技术方法及设备，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种反演污染区虚拟点位置和边界的技术方法及设备，包括虚拟点源，所述虚拟点源 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、地面、空气才能到达探测 器，所述沙土为虚拟点源的埋深沙土，其厚度为待求参数，其位置在虚拟点源与探测器之 间；所述沙土与沙土衰减层成分一致，其位置在沙土与探测器之间，在沙土表面污染区探 测模式中，所述探测器下方一定位置放置有面源，所述面源半径为待求参数。
[0008]作为本专利技术进一步的方案：所述沙土衰减层为厚度相同的两层。
[0009]作为本专利技术再进一步的方案：在一定埋深污染区探测模式中，所述探测器为就地HPGe γ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。
[0010]作为本专利技术再进一步的方案：所述面源的下方位置设置有面源的虚拟点源，在该测量 模式中探测器可为CZT探测器或地HPGeγ谱仪。
[0011]反演污染区虚拟点位置和边界的技术方法，其技术方法操作步骤如下：
[0012]步骤一：一定埋深污染区(热区)虚拟点源位置扫描及活度计算；
[0013]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的测量，如图1所示；
[0014]步骤二：设虚拟点源的埋深为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，需要在沙土和探测器之间加衰减层；其两次实验室测量 模式，如图2所示；
[0015]步骤三：两次测量分别放置的沙土衰减层厚度为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：
[0016][0017][0018]其中d0为虚拟点探测器位置，用式(1)除以式(2)得：
[0019][0020]解式(3)有：
[0021][0022]一般虚拟点探测器距离探测器端帽距离d0的通用半经验公式可表示为：
[0023][0024]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。
[0025]步骤四：设置的沙土衰减层的厚度x＝2.5cm，根据参考文献同轴型HPGe探测器虚拟 点探测器位置为d0＝4.31cm，标准物质的线衰减系数为μ
s
＝0.286。
241
Am
‑
81#点源距 离探测器距离为20cm，沙土实际厚度2.5cm。有一层沙土衰减层时的计数率为16.23cps， 两层沙土衰减层时计数率为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位置。
[0026]步骤五：当虚拟点源位置知道后，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：
[0027][0028]步骤六：沙土表面污染区(热区)边界反演
[0029]一般可以将测量对象沙土表面污染区(热区)简化成面源，面源的测量可以转化为对 其面源的虚拟点源的测量，如图3所示的测量模型。
[0030]步骤七：两次分别使用CZT探测器和就地HPGe探测器，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：
[0031][0032][0033]其中d0为CZT探测器的虚拟点探测器位置，一般可设为0；d
01
为就地γ谱仪335A的 虚拟点探测器位置。用式(7)除以式(8)得：
[0034][0035]解式(9)有：
[0036][0037]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤五中该技术方法需要测量标准点源的计数即测 量一次，未知虚拟点源按上述的方式需要测量三次，因此，总共需要测量四次可定出未知 虚拟点源活度。对于放射性测量，我们可以将测量对象转化成对其虚拟点源1的测量，这 样就可以将复杂的测量对象简单化处理。对虚拟点源进行测量分析，研究虚拟点源1的位 置及活度信息，进而进一步研究其体源和面源的位置及活度信息。
[0038]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤六中面源的虚拟点源距离面源的距离为d，要 得到该参数一般需要测量两次。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040]1、本专利技术利用就地HPGeγ谱仪有效前面积原理建立方程组，通过解方程获得虚拟 点位置，从而进一步反演污染区边界参数，该方法实用性较强；
[0041]2、本专利技术由于使用了CZT探测器，密度高，体积小，在1.0m距离可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：田自宁，刘林月，龙斌，陈亮，刘文彪，王雪梅，韩斌，田言杰，李惠彬，王保丹，欧阳晓平，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六五三部队，
类型：发明
国别省市：