[发明专利]一种应用于安检领域的核辐射检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于核辐射或X射线辐射的测量领域，具体地涉及一种应用于安检领域的核辐射检测系统及方法。

背景技术

传统的核辐射测量方法一般是将先通过高能粒子轰击光电管所激发的光电效应，获取相应的电脉冲信号，再将电脉冲信号经过处理积分电路处理过后得到稳定的输出，最后将结果除以时间来间接的获取单位时间的核辐射剂量。上述方法的一个难点在于电路的积分时间的选定，特别应用于是对实时性和准确性有一定要求的安检领域，若选取积分时间太长则会降低测量的实时性，出现漏报事故；若积分时间过短则易产生误差，造成频繁误报的结果。

因此需要针对安检领域这一特点场合，改进原有传统的核辐射检测方法，从而到达到既能提高检测实时性，又能降低误差的效果。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于能量分布的核辐射检测系统及方法，该方法能够根据核辐射能量分布的情况，自动调节积分时间，从而实现高灵敏、低误差的核辐射剂量测量。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种应用于安检领域的核辐射检测系统，包括探测器、积分电路、模数转换器、比较器-计数器阵列和控制器，其中，所述探测器与M组比较器-计数器并联并通过总线连接到控制器，构成积分时间计算电路；所述控制器连接到所述积分电路，构成积分时间反馈电路；所述探测器依次连接积分电路、模数转换器和控制器，构成检测电路。

基于上述检测系统的检测方法，包括如下步骤：

（1）获取核辐射能量分布情况：将粒子轰击探测器激发产生的脉冲电信号输入到M组比较器-计数器阵列，M为大于1的整数，每组比较器的阈值设置为U₁～U_M，设阈值常数U，第i组比较器阈值为U_i，i取值范围为1～M，则U_i满足对于比较器-计数器阵列的第i路输入，当脉冲电信号大于U_i时，比较器i产生一次数字脉冲，数字脉冲促使计数器i的计数值D_i加1，M组计数器通过控制器总线并联连接到控制器，控制器通过控制器总线每隔Tc时间段读取计数器的计数值D₁～D_M，对于该时间间隔内的能量区间[U_i，U_i+1]范围内的粒子分布P_i，满足P_i=D_i-D_i+1，且D_M+1=0，从而获取核辐射粒子在各个能量级别的分布情况；

（2）根据核辐射能量分布情况决定积分时间：按照能量从低到高将核辐射能量按照比较器-计数器的组数分为M个区域，其能量分别为E₁～E_M，设第i个能级能量值为E_i，满足E_i=i×P_i，设辐射的全部能量为E，满足设能量区间[U_M，U]为高能量区，区间内能量为E_H，满足E_H=E_M，高能量区占全部能量区能量的比q=E_H/E，设定一个积分时间常数T，则实际积分时间t=（1-q）T；

（3）用计算所得积分时间调控积分电路，获得核辐射的计量值：通过积分电路积分后获得的核辐射累计的模拟量输出，该模拟量输出通过模数转换器转换为对应的数字核辐射累计计量值，最后将数字核辐射累计计量值除以积分时间得到核辐射的计量值。

当高能量区占全部能量区能量的比q增大时，说明此时核辐射中高能量粒子在增加，探测器探测到强辐射源的概率增大，此时控制器将积分时间减少，提高了测量采样速率，进而提高了实时性，增加了反应速度；当高能量区占全部能量区能量的比q减少时，说明核辐射中高能量粒子在减少，探测器探测到强辐射源的概率减小，此时控制器将积分时间增加，降低了测量采样速率，增加了测量数据的准确性。