環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來,隨著核技術(shù)的飛速發(fā)展,核安全和核輻射探測(cè)日益受到關(guān)注。輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在很多領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng),如放射源的貯藏和運(yùn)輸、核廢料的處理、反恐怖、交通口岸貨物放射性監(jiān)測(cè)、環(huán)境輻射污染監(jiān)測(cè)、核電站及反應(yīng)堆監(jiān)測(cè),核物理實(shí)驗(yàn)室以及醫(yī)療放射科如PET、CT等部門的監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不具備射源定位功能,對(duì)于可移動(dòng)射源的監(jiān)測(cè)和搜尋僅能通過移動(dòng)式巡測(cè)儀來實(shí)現(xiàn),帶有射源定位功能的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅可以確定環(huán)境輻射劑量還可以讓用戶快速定位射源,極大的豐富

2、了輻射監(jiān)測(cè)的信息,國外有將γ相機(jī)應(yīng)用于輻射定位的相關(guān)研究,但是其系統(tǒng)復(fù)雜、視角窄小、探測(cè)效率低一定程度上限制了其應(yīng)用。目前國內(nèi)尚無類似的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本課題對(duì)射源輻射場進(jìn)行了分析,從整體上設(shè)計(jì)了環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)的框架,包括探測(cè)器、數(shù)據(jù)獲取模塊和射源定位系統(tǒng)三個(gè)部分,完成了輻射監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)的開發(fā),并對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)估。
　　探測(cè)器方面,選用了新型的光電器件SiPM耦合大尺寸BGO閃爍晶體獲取γ輻射劑量率。與傳統(tǒng)NaI閃爍

3、體耦合PMT結(jié)構(gòu)相比,具有更高的靈敏度和穩(wěn)定性,并且BGO的高線衰減系數(shù)和SiPM的高集成度極大的縮小了探測(cè)器的尺寸,增加了系統(tǒng)的靈活性。數(shù)據(jù)獲取方面,采用了多路分離讀出的方式解決了陣列SiPM耦合大尺寸連續(xù)晶體信號(hào)讀出的問題。
　　射源定位系統(tǒng)方面,分析了射源的輻射場物理模型,基于本文搭建的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的劑量信息,使用牛頓迭代法獲取了輻射場參數(shù),得到射源的位置信息,方便了射源的實(shí)際定位,系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)達(dá)到5.6cm的空間分辨率

4、,但是其線性區(qū)域小,精確定位需要探測(cè)器多,在一定程度上限制了其應(yīng)用。針對(duì)原定位系統(tǒng)的不足,設(shè)計(jì)了基于陣列晶體的方向靈敏型探測(cè)器結(jié)構(gòu),利用射線在晶體中沉積量的分布差異提取射源方向,仿真驗(yàn)證了其可行性。使用陣列BGO和SiPM陣列實(shí)現(xiàn)了探測(cè)器,平均計(jì)算角度偏差2.94度,在最優(yōu)視角。范圍達(dá)到了2.34度的角度分辨率。該定位方法有360度全視角監(jiān)測(cè)、較高的定位準(zhǔn)確度、系統(tǒng)簡單等優(yōu)點(diǎn),十分適合核設(shè)施的區(qū)域輻射監(jiān)測(cè)。本文最后討論了該定位方法的改進(jìn)