[发明专利]利用多道谱仪的放射性物质探测系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用多道谱仪的放射性物质探测系统和其中使用的方法，尤其涉及一种通过对多道谱仪产生的多道能谱进行简并以执行高速寻峰来探测放射性物质的放射性物质探测系统及其中使用的方法。

背景技术

由闪烁体、光电倍增管、电子学放大器，以及多道脉冲分析器组成的多道谱仪(其还具有非晶体、无光电倍增管的类型)用于探测伽玛射线及进行核素识别，其中典型的操作处理如下：闪烁体吸收(或者部分吸收)射线、晶体发光并将光汇聚到光电倍增管中；由光电倍增管对汇聚其上的光进行光电转换并线性倍增为电脉冲；电子学放大器对电脉冲进行成型放大处理；然后多道脉冲分析器对放大后的电脉冲进行分析并将其转换为数字信号以进行后续处理。由于上述处理是一个线性放大和转换过程，所以可利用多道谱仪来测定射线的能谱。当前已经开发出的各种利用多道谱仪的放射性物质探测系统根据多道谱仪所测定的射线的能谱来确定放射性物质的成分和类型。

放射性物质探测领域涉及的伽玛射线能量范围通常为0.03～3MeV。不同的伽玛射线能量区域通常对应于不同的放射源应用领域，例如，特殊核材料放射性物质的伽玛射线能量集中在较低能区、医用放射性物质的伽玛射线能量集中在中能区、而工业用放射性物质的伽玛射线能量大多集中在较高能区。因此放射性物质探测系统不但需要高灵敏的射线探测本领，而且还需要在放射性物质所涉及的整个射线能量范围内来检测射线。现有的射线能谱探测系统直接测量射线能谱的精确信息以获得对应放射性物质的详细信息，因此其处理过程需要较长的时间，而基于不同的射线能量区域通常对应不同的放射源应用领域的考虑，如果能够首先快速区分所探测射线源的能量区域和放射性物质类别，区分危险源和日常医用源，就可以大量减少工作人员的工作量，提高放射性物质探测系统的效率和正确性。

多道谱仪中的闪烁体可以有多种类型，例如无机闪烁体(NaI、CsI、BGO)和有机闪烁体(有机晶体，有机液体，有机塑料)等，其中塑料闪烁体因其体积大、探测效率高、能谱响应广、价格适中等特点，是特殊核材料检测、放射性物质检查、低剂量环境测量、射线能谱测量等领域常用的闪烁体。但是塑料闪烁体对射线的能量分辨率较差，一般不将其用于射线的能量测量和核素识别。国外部分厂家将塑料闪烁体探测器与多道谱仪等联用，用于辨别自然本底射线和人工放射源，以及用于消除因本底波动引起的系统灵敏度变化。

如果放射性物质探测系统的监测重点不在于对放射性物质的精确确定，而是要求快速地确定放射性物质的类别，则有可能在多道谱仪中使用塑料闪烁体探测器，以便利用塑料闪烁体对射线的特点来快速区分放射性物质的类别。因此，所期望的是提供一种利用包含塑料闪烁体的多道谱仪的放射性物质探测系统，以便快速地确定放射性物质的类别。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种利用多道谱仪的、能够快速区分所探测射线源的能量区域和放射性物质类别的放射性物质探测系统及其中使用的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种数据处理设备，用于处理以多道能谱表示的环境参考本底谱和被探测物的测量能谱以获得所探测物的射线的能量区域信息，该数据处理设备包括：能量区域划分装置，用于将多道能谱简并成有限道的能谱，每道经简并的能谱代表一个能量区域；简并谱计算装置，用于与所述经简并的有限道谱相对应地、分别根据所述本底谱和所述测量能谱来计算本底简并谱和测量简并谱；测量增长率谱计算装置，用于基于所计算的本底简并谱和测量简并谱来计算测量增长率谱；寻峰装置；用于查找所计算的测量增长率谱中的峰值；能量区域确定信息，用于基于所找到的测量增长率谱中的峰值来确定所述放射性物质射线对应的能量区域。

根据本发明的另一个方面，提供了一种对以多道能谱表示的环境参考本底谱和被探测物的测量能谱进行处理的放射性物质探测方法，所述方法包含步骤：将所述多道能谱简并成有限道的能谱，每道经简并的能谱代表一个能量区域；与所述经简并的有限道谱相对应地、根据所述本底谱计算本底简并谱；与所述经简并的有限道谱相对应地、根据所述测量能谱计算测量简并谱；基于所计算的本底简并谱和测量简并谱来计算测量增长率谱；查找所计算的测量增长率谱中的峰值；基于所找到的测量增长率谱中的峰值来确定所述放射性物质射线对应的能量区域。

根据本发明的另一方面，还提供了一种放射性物质探测系统，其包括多道谱仪，用于生成以多道能谱表示的环境参考本底谱和被探测物的测量能谱；以及如上所述的数据处理设备，用于处理环境参考本底谱和被探测物的测量能谱以确定所探测物的射线的能量区域。