[发明专利]具有核素识别功能的放射性物质监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有核素识别功能的放射性物质监测系统，其包括用于对放射源进行核素识别。

背景技术

具有核素识别功能的放射性物质监测系统是一种近些年才被开发出来的价格较为昂贵的放射性物质监测系统，其使用NaI、HPGe等能量分辨率较高的探测器。相对于基于塑料闪烁体探测器的放射性物质监测系统而言，具有核素识别功能的放射性物质监测系统可以对放射源进行核素识别，以区别各个不同种类的放射源，从而提高监测效率，降低工作人员的工作量。

然而，现有的具有核素识别功能的放射性物质监测系统都存在一个不可忽视的问题，那就是，在实际的监测实践中，如果人工放射源(特别是特殊核材料，例如浓缩铀和钚)藏匿在大量的天然放射性物质(无害，因而多数情况下允许被放行)中，那么天然放射性物质(简称NORM，Naturally Occurring Radioactive Material)所发出的射线将在探测能谱的低能区形成很高的康普顿坪区，这对于低能射线(尤其是特殊核材料所发出的射线)的探测与分辨来说十分不利，将直接导致漏报。因此恐怖分子很可能通过这种方式走私偷运特殊核材料或其他危害社会安全的放射性物质。

放射性物质监测系统的射线能量响应范围通常为0.05～3MeV。在射线与晶体的作用中康普顿散射是主要过程。在康普顿散射过程中，由于光子可能逃逸出晶体，导致只有部分光子能量沉积在晶体内，从而形成γ能谱中的康普顿坪区；而高能射线的康普顿坪区在低能区，这就造成高能射线的康普顿坪区对较低能量射线能谱的干扰(相当于增加了低能区的本底计数)。在放射性物质监测中，由于所监测的放射性物质的放射性活度通常很小，因此对监测系统的本底计数要求很高(本底计数直接关系到系统的探测灵敏度)。当活度较小的低能放射源与活度较大的高能放射源放在一起时，高能射线在能谱中形成的康普顿坪区将掩盖较小活度的低能放射源的存在。

因此需要一种具有核素识别功能的放射性物质监测系统，其能够在不增加很大成本的情况下大幅降低天然放射性物质所产生的探测器计数，也即大幅降低在低能区引起的康普顿坪区的高度，从而突出其它放射源在低能区的全能峰，提高系统对这些放射源的探测灵敏度和识别准确率。

发明内容

本发明的任务在于提供一种改进的具有核素识别功能的放射性物质监测系统，其能够利用天然放射性物质与人工放射性物质的外在特性的差别通过在探测器的探测表面上增加准直栅格来抑制天然放射性物质对探测能谱的贡献，从而达到提高系统对某些放射源的探测灵敏度和核素识别准确率的目的。

该任务通过按照本发明的具有核素识别功能的放射性物质监测系统来解决。

按照本发明的具有核素识别功能的放射性物质监测系统包括用于对放射性物质进行核素识别的探测器，其特征在于，在该探测器的探测表面上安装有准直栅格，用于降低由天然放射性物质所产生的计数，从而降低由天然放射性物质在低能区引起的康普顿坪区的高度。

本发明所基于的认识在于，含有能大幅抬高低能区计数的天然放射性物质的货物通常体积较大(否则射线强度无法对探测能谱造成影响)，天然放射性物质均匀地分散在整个货物内；而人工放射源(相对含有天然放射性物质的货物而言)通常体积较小，放射性比较集中。如果在探测器的探测表面上安装准直栅格，那么探测器对两类放射源(天然放射性物质和人工放射源)的计数都会有所下降；由于天然放射性物质的放射性比较分散，其整体尺度又远大于探测器，因此，由天然放射性物质产生的探测器计数会大幅下降；相反，由于相对于探测器来说人工放射源体积较小，因此，由人工放射源产生的探测器计数则不会受到很大影响。这样一来，就可以在一定程度上降低由天然放射性物质产生的康普顿坪区，从而减弱对低能区放射源的干扰。

在本发明的一个优选实施例中，所述探测器是NaI、CsI、LaCl₃、LaBr₃或HPGe探测器。

在本发明的一个优选实施例中，所述准直栅格的栅格数根据要达到的天然放射性物质抑制效果和要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。

在本发明的一个优选实施例中，所述准直栅格的尺寸根据要达到的天然放射性物质抑制效果和要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。

在本发明的一个优选实施例中，所述准直栅格是金属准直栅格。栅格金属优选地为重金属、例如铅。

在本发明的一个优选实施例中，栅格金属的厚度根据要达到的阻挡天然放射性物质所产生的射线的效果和要达到的探测灵敏度和识别准确率来选择。