【摘要】：通道式輻射測(cè)量系統(tǒng)是一種應(yīng)用于礦山、邊境、海關(guān)進(jìn)出口以及同位素應(yīng)用甚至突發(fā)場(chǎng)合的快速測(cè)量γ射線的系統(tǒng),系統(tǒng)具有快速檢測(cè)出通過通道的車輛貨物中的放射性物質(zhì),并且在環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)中從變化、漲落的天然輻射本底中區(qū)別出天然放射性和人工放射性的特點(diǎn)。通道式輻射測(cè)量系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的使用γ能譜方法識(shí)別和定量分析人工放射性核素,所需的測(cè)量裝備和資源大大簡(jiǎn)化,測(cè)量時(shí)間大大減短,達(dá)到毫秒到秒級(jí)別,并且,對(duì)于高度屏蔽的人工放射源也具有非常高的探測(cè)效率。本文立足于成都理工大學(xué)和福州智元儀器設(shè)備有限公司聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目“通道式輻射測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)”,主要研制基于通道式車載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的γ射線快速測(cè)量以及區(qū)分天然放射性核素和人工放射性核素的一整套系統(tǒng)。本論文重點(diǎn)研究通道式輻射測(cè)量系統(tǒng)的核信號(hào)采集處理電路、上位機(jī)管理軟件的開發(fā)以及基于NBR技術(shù)的輻射測(cè)量識(shí)別算法。本論文的主要研究?jī)?nèi)容可分為以下幾個(gè)方面:1.通過分析測(cè)量需求確定測(cè)量方案,完成對(duì)探測(cè)器的選型。當(dāng)前技術(shù)環(huán)境下對(duì)γ射線的測(cè)量方式較多,可使用的探測(cè)器類型也較為豐富。通道式輻射測(cè)量系統(tǒng)采用大面積塑料閃爍體探測(cè)作為傳感器,塑料閃爍體探測(cè)器是屬于有機(jī)閃爍體的一種,相對(duì)于譜探測(cè)器從結(jié)構(gòu)材質(zhì)上來說更為結(jié)實(shí),而且可以做的足夠大面積,有較高的靈敏度,比較適合通道式測(cè)量環(huán)境。從與γ射線作用方面,γ輻射與有機(jī)閃爍體作用時(shí)主要發(fā)生的是康普頓散射,探測(cè)器分辨本領(lǐng)差,對(duì)能譜細(xì)節(jié)不靈敏,通道式輻射測(cè)量系統(tǒng)采用的算法即是基于有機(jī)閃爍體的此特性進(jìn)行快速測(cè)量識(shí)別的。2.本底處理算法以及基于NBR技術(shù)的快速識(shí)別分析γ射線算法的研究。研究通道式輻射測(cè)量的主要難點(diǎn)有兩個(gè),一是如何快速識(shí)別,目前的γ能譜分析方法耗時(shí)太久,不適合通道式測(cè)量環(huán)境,二是如何區(qū)分天然放射性與人工放射性。在實(shí)際的測(cè)量環(huán)境中,自然本底的變化性以及車輛經(jīng)過通道造成的本底下降都會(huì)給測(cè)量造成較大的影響。大面積塑料閃爍體與γ射線作用時(shí)主要發(fā)生的是康普頓散射,對(duì)能譜細(xì)節(jié)不靈敏,對(duì)于天然γ射線輻射本底的脈沖分布譜幾乎不變,根據(jù)此特性,即可形成一種特征參考脈沖幅度分布,從而構(gòu)成判斷有無人工輻射源的參考參數(shù)。在實(shí)際的測(cè)量中,如果測(cè)得的此參數(shù)明顯高于天然本底參數(shù),即可判定有人工γ源存在。參考參數(shù)是通過設(shè)定甄別閾而測(cè)量計(jì)算得到的,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用兩個(gè)脈沖幅度能閾。高閾取值為可探測(cè)到的人工輻射源的最高γ能量,低能γ發(fā)射體只有少數(shù)脈沖能夠通過高閾,低閾取值盡量低,只要卡住電子學(xué)噪聲即可。在有人工γ輻射時(shí),高閾以上的計(jì)數(shù)與有沒有輻射源無關(guān),而低閾以上的計(jì)數(shù)與有無人工輻射源有關(guān)。在實(shí)際監(jiān)測(cè)中測(cè)量此高低閾值上的脈沖積分計(jì)數(shù),在無人工放射源時(shí),低閾積分計(jì)數(shù)率與高閾積分計(jì)數(shù)率的比值為常數(shù),即為參考參數(shù)。將實(shí)測(cè)的低、高能閾計(jì)數(shù)率數(shù)據(jù)計(jì)算出比值后,與天然γ輻射參考參數(shù)比較。如果與天然γ輻射參數(shù)符合,或者在誤差范圍內(nèi)符合,那么即可認(rèn)為無人工γ輻射源,如果兩者誤差大于設(shè)定的最大參考值,那么即可判斷有人工輻射源存在。最大參考值的設(shè)定理論上是需要通過實(shí)驗(yàn)不斷糾正確定,恰當(dāng)?shù)膮⒖贾禃?huì)大大降低誤報(bào)警率,提高系統(tǒng)的探測(cè)效率,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確定誤差參考值在20%-30%之間取值。3.探測(cè)器信號(hào)處理電路的研究設(shè)計(jì)。大面積塑料閃爍體晶體與γ射線作用后激發(fā)出光子,經(jīng)過光電倍增管的轉(zhuǎn)換倍增后在陽極匯集輸出電信號(hào),采用電流靈敏前置放大電路將信號(hào)進(jìn)行放大處理供給后續(xù)處理。4.采集器控制模塊的研究設(shè)計(jì)。采集器主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集計(jì)數(shù)功能,將核信號(hào)通過甄別電路進(jìn)行信號(hào)甄別,然后進(jìn)行脈沖整形,對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),得到計(jì)數(shù)率信息。本設(shè)計(jì)設(shè)置了四個(gè)采集器,每個(gè)采集器一方面從下端的探測(cè)器部分采集核信號(hào),進(jìn)行信號(hào)甄別,脈沖成形,脈沖計(jì)數(shù),另一方面又與上端的主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,既向上傳遞計(jì)數(shù)率數(shù)據(jù),又接收來自主控模塊的甄別閾等參數(shù)控制甄別電路。5.主控模塊的研究設(shè)計(jì)。主控器在系統(tǒng)中作為信號(hào)的中轉(zhuǎn)控制模塊,一方面與四個(gè)采集器進(jìn)行信息數(shù)據(jù)通信,另一方面與上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互,而且還接收外接的其他設(shè)備如速度傳感器信號(hào)以及控制聲光報(bào)警、閘機(jī)等,主控模塊的主要功能就是對(duì)接收到的有用信號(hào)進(jìn)行解包分析以及打包傳送。6.上位機(jī)管理軟件的研究設(shè)計(jì)。上位機(jī)軟件采用全中文化軟件管理系統(tǒng),在軟件的編程中使用模塊化設(shè)計(jì)思路。整個(gè)軟件系統(tǒng)由串口數(shù)據(jù)通信模塊,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查看模塊,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新顯示模塊、視頻監(jiān)控與車牌識(shí)別模塊,儀器控制模塊,報(bào)表生成模塊,閘機(jī)控制與聲光報(bào)警控制,聯(lián)網(wǎng)操作功能模塊等各個(gè)模塊構(gòu)成。綜上所述,本論文對(duì)通道式輻射測(cè)量系統(tǒng)的各個(gè)部分做了詳細(xì)的研究,并在后期使用標(biāo)準(zhǔn)放射源對(duì)儀器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)標(biāo)定校準(zhǔn),在實(shí)際的通道式環(huán)境測(cè)量中完全達(dá)到了預(yù)期的效果,儀器各項(xiàng)性能指標(biāo)都完全達(dá)到了國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL81

【參考文獻(xiàn)】

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1 嚴(yán)文勛;李建軍;鄭建明;朱金連;封亞輝;程薇;;進(jìn)口礦產(chǎn)品的放射性遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備及其探測(cè)器選擇[J];中國輻射衛(wèi)生;2011年01期

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本文編號(hào)：2686917