[发明专利]测定辐射方向性的组合物及方法

说明书

优先权

本申请主张2009年4月30日提交的美国临时专利申请第61/174,159号的优先权，该申请的全部内容以引用的方式纳入本申请。

技术领域

本发明涉及一种测定辐射方向性的方法。尤其是涉及一种使用张拉的亚稳态流体检测系统测定辐射方向性的方法。受美国政府支持作出的发明创造

本发明得到政府支持，是在国防高级研究计划署授予的第HR0011-05-C-0141号合同下作出的。政府对本发明享受一定权利。

背景技术

人的感观无法感知辐射。已经存在多种手持式和实验室用辐射检测和测量仪器，例如盖格计数器。然而，这些设备不能提供关于入射辐射的方向性的信息。

发明内容

本发明提供测定入射辐射方向性的组合物和方法。

有一种测定辐射方向性的方法，其涉及将一腔室内的张拉的亚稳态流体体积分割为多个区段，将该流体放置于辐射源附近，并检测腔室内多个区域或区段中的发生的辐射诱导空穴成核事件(cavitation nucleation events)，测定各个区段内反向区段的空穴数量比率，并根据上述多个区段内反向区段空穴比率测定辐射源的方向性。

已经揭示了一种给出辐射源方向的信息的中子检测系统。可以使用一种声学张拉的亚稳态流体检测(ATMFD)系统检测辐射来源的方向，而不是依赖无法给出检测到的辐射来源信息的中子或其他辐射(例如光子)的相互作用。

尽管ATMFD可用，但中子/辐射诱导空穴事件的发生概率是流体中张拉的负压力与中子/辐射通量的函数。在一个依赖于声学张拉的亚稳态流体的实施例中，压力曲线几乎与水平面呈轴对称，这样所有距离中心等距的点都具有基本上相同的负压。在该系统中，空穴概率是中子/辐射通量的函数。由于来自辐射源的中子/辐射通量随着距离、下散射(down scattering)的角度和吸收而降低，距离辐射源最近侧面区段具有更高的检测概率。借助对空穴事件样本集的位置的检测，就可通过观察空穴事件发生位置的不平衡测定方向信息。

可通过记录产生的空穴诱导的冲击波到达检测壁上不同位置的时间来测定中子/辐射检测成核地点的位置。为了测定空穴诱导的冲击波的辐射源的位置，检测器中可以使用任意数量的换能器。只要能够获得方向信息，可以使用任何适宜数量的换能器。例如，4个(外径大约为7mm)压电式换能器可用来检测由空穴事件产生的冲击波的到达。可在一个平面上设置至少2个，优选3个或更多的信号检测换能器，并在该平面之外设置一个或更多的信号检测换能器。然后可对来自这4个换能器的信号进行处理，得到需要的方向的信息。此外，还可通过在空穴事件发生期间或发生之后监测气泡的形状来获取方向的信息。这种由中子/辐射轰击ATMFD液体的声学张拉压力场中的原子核而产生的空穴气泡自身优先地以近似椭圆的形状沿着入射辐射的方向延伸。

本发明中描述的优选ATMFD系统具有以下能力：

●在8个数量级上检测SNM中子，

●检测阿尔法粒子，

●保持实质上对伽马光子的完全不灵敏性，

●以大约90％的固有效率工作，

●提供入射辐射的实时方向的信息。

已经用Pu(钚)基中子—伽马和光子光源进行了基准研究和合格性研究。本发明提供模型与实验框架，并演示ATMFD系统的操作。

附图简要说明

图1提供了ATMFD共振腔的示意图，(a)具有多个与中空圆柱状换能器设置的碟式换能器，或(b)单独与多个换能器间隔设置。

图2是在大约3.5W和10W时的腔内压力分布示意图。

图3是MCNP输入台的不按比例的几何示意图。

图4是长靶距丙酮和氟里昂-113中子通量比率的示意图。

图5是信号处理前的冲击脉冲的屏幕快照示意图。垂直刻度约为500mV/div。水平刻度约为100ms/div。

图6是方向的信息分析的冲击脉冲的屏幕快照示意图。垂直刻度约为500mV/div。水平刻度约为5μs/div。

图7是方向性自动化的实验设置的示意图。

图8是利用离开腔室中轴线大约-20.3cm并与Mic 1和Mic3成一条直线的PuBe源的检测事件位置的轴向剖视图。

图9是测定源方向±30度以内的示意图。实验结果与MCNP模拟的比较。

图10是大约为4.5W时从rz平面上看去所有记录的中子检测事件与COMSOL模拟重叠的示意图。