專利名稱：基于虛擬源原理的航空放射性測量系統(tǒng)刻度裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及在電離輻射環(huán)境監(jiān)測中使用的一種基于虛擬源原理的航空放射 性測量系統(tǒng)刻度裝置。
背景技術：
航空放射性測量(簡稱航測)具有大范圍快速探測地表放射性的能力。我國航測 系統(tǒng)原用于有高能Y輻射的天然放射性調查，將其用于人工放射性核素(如137Cs和活化 產(chǎn)物等)放射性污染調查，原理上是可行的，但需要建立系統(tǒng)的刻度技術方法。航測刻度主 要有航測系統(tǒng)轉換因子刻度和剝離系數(shù)刻度等。航測系統(tǒng)轉換因子是指航測系統(tǒng)測量的放射性核素特征Y射線凈計數(shù)率與地面 核素放射性活度濃度間的轉換系數(shù)。由于航測是在空中測量，探測范圍大，且采用固定翼飛 機動態(tài)測量，無法懸停，在空中進行轉換因子刻度需要足夠大面積的源。轉換因子理論計算 結果受角響應影響大，而實際航測系統(tǒng)的角響應實驗結果難以準確刻度，會造成轉換因子 理論計算結果有偏差。因此，很難實現(xiàn)航測系統(tǒng)的空中刻度和理論計算，必須在某種近似模 型下在地面進行航測譜儀的靜態(tài)刻度。在航測人工核素測量能窗內，除了受到4°K、238U系、232Th系中高能Y射線的康普 頓散射影響外，還有來自天然核素Y射線的直接貢獻，要測量人工核素測量能窗凈計數(shù)率 必須扣除這些天然放射性本底。航測采用的NaI探測器分辨率差，且航測測量高度主要在 80m-120m范圍內，受空氣散射的影響使本底增加，因此人工核素測量能窗本底的扣除比較 復雜。由于航測的測量高度遠大于lm，空中航測γ譜與地表Im高度測量γ譜差異很大， 無法直接在地面進行扣本底參數(shù)(即剝離系數(shù))的刻度，因此必須采用地面靜態(tài)模擬方法 刻度。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種基于虛擬源原理的航空放射性測量系統(tǒng)刻度裝 置，其結構簡單，能夠準確地進行航測系統(tǒng)轉換因子和剝離系數(shù)的地面靜態(tài)模擬刻度。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種基于虛擬源原理的航空放射性測量系統(tǒng)刻 度裝置，該刻度裝置由安放在地面上的放射性虛擬源、木板以及Y射線探測器組成，虛擬 源位于木板下方，Y射線探測器位于木板上方。本實用新型結構簡單、實用，通過建立虛擬源模型，將放射性虛擬源放置于木板下 方，探測器放置于木板上方，用小面源疊加模擬大面源、用木板模擬空氣衰減的方法，進行 航測系統(tǒng)轉換因子和剝離系數(shù)的地面靜態(tài)模擬刻度，解決了航測系統(tǒng)難以刻度的問題。本 實用新型主要用于航測系統(tǒng)轉換因子和剝離系數(shù)的地面靜態(tài)模擬刻度。通過本實用新型裝置對航測系統(tǒng)進行地面靜態(tài)模擬刻度，可得到航測137Cs均勻面 源轉換因子F (H) ( (Bq/m2)/cps)及天然核素剝離系數(shù)α、β、Y和人工核素137Cs剝離系數(shù) l、m、n的數(shù)值，及其隨航測高度的變化規(guī)律。137Cs均勻面源轉換因子F(H) ( (Bq/m2)/cps)隨高度H(m)的變化規(guī)律為

下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。圖1為本實用新型裝置用面源加木板模擬空氣層刻度示意圖；圖2為本實用新型裝置用小面源(源活度為As)疊加模擬無限大均勻面源示意 圖；圖3為本實用新型裝置用小面源加木板模擬刻度實驗示意圖；圖4為本實用新型裝置剝離系數(shù)的地面靜態(tài)模擬刻度方法示意圖。
具體實施方式
一種基于虛擬源原理的航空放射性測量系統(tǒng)刻度裝置，如圖1、圖2、圖3、圖4所 示，該刻度裝置由安放在地面3上的放射性虛擬源4、6、木板2以及γ射線探測器1組成， 所說的木板2為膠合板。用膠合板模擬空氣層厚度，刻度空中不同高度伽瑪射線探測器的 剝離系數(shù)和轉換因子。所說的Y射線探測器1放置于一殼體5內。殼體5用以模擬飛機 殼體。木板2用以模擬空氣層。虛擬源位于木板2下方，γ射線探測器1位于木板2上方， 用以探測虛擬源4、6發(fā)出的γ射線7。理論計算過程用木板2模擬空氣層進行航測系統(tǒng)刻度是基于虛擬源原理對于面源和體源，經(jīng) 過一定厚度的空氣和一定厚度的木板衰減后，它們在空中一點的未散射光子通量相同，對 木板模擬實驗和航測系統(tǒng)空中測量這兩種情況，到達飛機外殼任何一點的未散射光子通量 相同，即作用于航測系統(tǒng)的輻射場(即虛擬源)相同，則航測系統(tǒng)的響應也就相同，這樣就 可以用木板模擬實驗進行航測系統(tǒng)空中測量參數(shù)的刻度。以下對面源刻度情況進行分析論 證，對于體源具有同樣的結果。圖1中參數(shù)為Ill——木板距飛機底部距離，即木板和飛機間空氣層厚度；h2——地面距飛機底部距離，即地面和飛機間空氣層厚度；d——木板厚度；R1——光子從木板下到達飛機底部的斜距；[0023]R2——光子地面到達飛機底部的斜距；CD1——面活度濃度密度為As的面源經(jīng)過1!2厚度空氣層散射到達飛機底部一點的 未散射光子通量；Φ2——面活度濃度密度為As的面源經(jīng)過厚度為d的木板與Ii1厚度空氣層散射到 達飛機底部一點的未散射光子通量；μ a——空氣對某一能量Y光子的線衰減系數(shù)；μ m—木板對某一能量Y光子的線衰減系數(shù)；
5[0030]綜上所述，按式(11)選擇木板厚度d，則對同樣活度濃度的面源來說，經(jīng)過 Oi2-Ii1)厚度空氣層散射與經(jīng)過厚度為d的木板后，到達飛機底部一點的未光子角通量光子 總通量都相同，航測系統(tǒng)的木板實驗和空中測量結果是一樣的。上述理論計算的結果表明，本實用新型刻度裝置通過木板實驗就可以模擬空氣 層，進行航測系統(tǒng)的刻度。轉換因子的地面靜態(tài)模擬刻度方法。采用加木板(模擬空氣層)的小面源模擬大面源的模擬實驗刻度方法，可實現(xiàn)不 同測量高度面源測量模型轉換因子的刻度，而將探測器角響應函數(shù)、探測器對某一能量Y 射線本征探測效率、探測器有關參數(shù)以及飛機機體等影響因素統(tǒng)一以實驗方法加以反映， 得到轉換因子刻度結果比較準確。如圖2，在帶飛機狀態(tài)下，在137Cs為本底的平坦開闊地面，將正六邊形137Cs面源放 置在圖中不同位置進行測量，按照、射線測量的疊加原理，由小面源(源活度為As)疊加模 擬無限大均勻面源，測量得到Im高度無限大均勻面源的計數(shù)率N(Im)，則可得到地面Im高 度的均勻面源轉換因子Fs (Im)
權利要求一種基于虛擬源原理的航空放射性測量系統(tǒng)刻度裝置，其特征是該刻度裝置由安放在地面上的放射性虛擬源、木板以及γ射線探測器組成，虛擬源位于木板下方，γ射線探測器位于木板上方。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于虛擬源原理的航空放射性測量系統(tǒng)刻度裝置，其特征 是所說的木板為膠合板。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于虛擬源原理的航空放射性測量系統(tǒng)刻度裝置，其特 征是所說的Y射線探測器放置于一殼體內。
專利摘要本實用新型公開了一種基于虛擬源原理的航空放射性測量系統(tǒng)刻度裝置，該刻度裝置由安放在地面上的放射性虛擬源、木板以及γ射線探測器組成，虛擬源位于木板下方，γ射線探測器位于木板上方。本實用新型刻度裝置通過建立虛擬源模型，用小面源疊加模擬大面源、用木板模擬空氣衰減的方法，進行航測系統(tǒng)轉換因子和剝離系數(shù)的地面靜態(tài)模擬刻度，解決了航測系統(tǒng)難以刻度的問題。
文檔編號G01T1/167GK201732166SQ20102022469
公開日2011年2月2日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權日2010年6月12日
發(fā)明者尹國輝, 蘇旭軍, 賈明雁, 趙軍, 黃雄亮 申請人:中國人民解放軍63653部隊