本發(fā)明涉及核輻射探測
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種對γ能譜劑量進(jìn)行自動測量的裝置及方法。
背景技術(shù)：
：γ輻射具有較強(qiáng)的穿透能力，是人類所遭受外照射的重要來源，也是人們開展環(huán)境和職業(yè)衛(wèi)生評價(jià)的主要研究對象之一。以往人們對γ輻射的測量主要采用總γ計(jì)數(shù)法和總γ劑量測量方法，此類方法沒有對γ能譜進(jìn)行甄別，測量結(jié)果存在較大的不確定性，已不能滿足當(dāng)前γ輻射監(jiān)測與評價(jià)工作的需要。隨著輻射探測技術(shù)的快速發(fā)展，γ能譜測量技術(shù)日趨成熟，對γ能譜進(jìn)行測量已成為γ輻射監(jiān)測與評價(jià)最主要的手段之一。然而現(xiàn)有的γ能譜儀僅能夠?qū)Ζ媚茏V的活度進(jìn)行測量，不能夠直接對γ能譜的劑量進(jìn)行測量。此外，隨著核電事業(yè)的發(fā)展，核與輻射計(jì)量領(lǐng)域也在迅速的發(fā)展，但目前核電站內(nèi)外固定式γ輻射監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場校準(zhǔn)與刻度方法仍未完全建立，僅能開展γ能譜活度的校準(zhǔn)和刻度，亟待解決固定式γ輻射監(jiān)測系統(tǒng)的γ能譜劑量現(xiàn)場校準(zhǔn)與刻度的難題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種對γ能譜劑量進(jìn)行自動測量的裝置及方法，利用γ能譜劑量自動測量裝置進(jìn)行γ能譜自動測量、γ能譜數(shù)據(jù)獲取及γ能譜劑量自動估算，實(shí)現(xiàn)了γ能譜劑量自動、快速及可靠測量。本發(fā)明的技術(shù)方案是：γ能譜劑量自動測量裝置，包括γ譜儀，所述的γ譜儀自帶有測量軟件，以實(shí)現(xiàn)對測量的自動控制，能夠?qū)崿F(xiàn)γ能譜自動測量以及γ能譜文件的自動保存。所述的γ能譜劑量自動測量裝置還包括二次儀表，γ譜儀和二次儀表通過通訊接口連接。所述的二次儀表由置有γ能譜劑量自動估算程序的計(jì)算機(jī)、打印機(jī)及移動電源組成，計(jì)算機(jī)通過通訊接口分別與打印機(jī)及移動電源連接，二次儀表能夠?qū)崿F(xiàn)γ能譜文件讀取、γ能譜數(shù)據(jù)分析以及γ能譜劑量自動估算。采用γ能譜劑量自動測量裝置對γ能譜劑量進(jìn)行自動測量的方法如下：首先利用γ譜儀對γ能譜進(jìn)行測量，γ譜儀自帶的測量軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對測量過程的自動控制，然后利用γ譜儀的通訊接口將能譜文件自動保存到二次儀表中，接著啟動二次儀表內(nèi)的γ能譜劑量自動估算程序，其程序能夠?qū)Ζ媚茏V文件進(jìn)行自動讀取分析并獲取γ能譜信息，最后根據(jù)γ能譜劑量估算程序計(jì)算得到劑量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)γ能譜劑量自動測量。γ能譜劑量自動估算程序的具體估算過程如下：啟動計(jì)算機(jī)內(nèi)的γ能譜劑量自動估算程序，進(jìn)行初始化程序與參數(shù)設(shè)置，對γ能譜文件進(jìn)行查詢與識別，讀取γ能譜文件并獲取數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行γ能譜文件核素分析與處理，并基于獲得的γ能譜信息自動調(diào)用相關(guān)參數(shù)，利用γ能譜劑量估算公式計(jì)算得到不同核素的輻射劑量，最后顯示γ能譜劑量并輸出。所述的γ能譜劑量自動估算程序包括初始化單元模塊、能譜分析單元模塊、參數(shù)設(shè)置單元模塊、數(shù)據(jù)庫單元模塊、劑量估算單元模塊。初始化單元模塊的工作流程如下：啟動搜索查找上一次存在的參數(shù)設(shè)置以及數(shù)據(jù)庫選擇的信息。若不存在則提示找不到，提醒并幫助進(jìn)行新的參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)庫選擇，進(jìn)行程序初始化；若存在則在主界面顯示上一次存在的參數(shù)設(shè)置以及數(shù)據(jù)庫選擇的信息，在選擇并應(yīng)用的同時根據(jù)需要進(jìn)行修改和刪除，完成程序的初始化。能譜分析單元模塊的工作流程如下：自動讀取指定目錄下γ譜儀測量得到的γ能譜文件后綴名，對γ能譜文件后綴名進(jìn)行判斷，并根據(jù)不同格式的γ能譜文件啟動相關(guān)的γ能譜分析程序，接著處理γ能譜文件的數(shù)據(jù)并將提取出的γ能譜數(shù)據(jù)進(jìn)行自動保存。參數(shù)設(shè)置單元模塊的工作流程如下：通過參數(shù)設(shè)置界面，查看舊參數(shù)設(shè)置，判斷是否修改，如果不需要修改，舊參數(shù)生效，然后自動保存參數(shù)設(shè)置；如果需要修改，根據(jù)測量需要進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的修改、添加、刪除，在確認(rèn)修改的參數(shù)之后，保存并及時被程序讀取使用，同時自動保存新的參數(shù)設(shè)置。數(shù)據(jù)庫單元模塊的工作流程如下：通過數(shù)據(jù)庫界面讀取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行修改保存，實(shí)現(xiàn)對放射性核素?cái)?shù)據(jù)信息的查詢、修改、添加、刪除。劑量估算單元模塊的工作流程如下：該模塊基于γ能譜劑量估算公式，當(dāng)程序?qū)Ζ媚茏V進(jìn)行讀取與分析后獲得不同核素的全能峰凈面積S，根據(jù)公式（1）計(jì)算得到每種放射性核素的活度。(1)式（1）中，A為放射性核素的活度，單位為Bq；S為γ能譜中核素對應(yīng)的全能峰凈面積；f為該放射性核素對應(yīng)能量發(fā)出的γ射線的幾率即為分支比；t為樣品測量的活時間，即為測量活時間，單位為s；為探測器的探測效率。接著將不同放射性核素的活度代入Beck公式（2）計(jì)算得出不同核素產(chǎn)生的劑量率。(2)式（2）中，為劑量率，單位為；與分別為對應(yīng)核素的轉(zhuǎn)換因子和活度，轉(zhuǎn)換因子單位為，活度單位為Bq。最后將不同放射性核素的劑量率代入公式（3）計(jì)算得出不同核素產(chǎn)生的累積劑量。(3)式（3）中，D為累積劑量，單位為；與分別為對應(yīng)核素的劑量率和測量時間，劑量率單位為，時間單位為h。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)：1、本發(fā)明提供的γ能譜劑量自動測量裝置及測量方法將通用γ譜儀與二次儀表結(jié)合，進(jìn)一步拓展了通用γ譜儀的功能，實(shí)現(xiàn)了通用γ譜儀能譜劑量的自動測量。2、應(yīng)用現(xiàn)有的通用γ譜儀結(jié)合二次儀表來大規(guī)模開展γ能譜劑量的測量，測量過程方便快捷，同時也為解決核電站等場所固定式γ輻射劑量監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場校準(zhǔn)和刻度難題提供了一種可行的方案。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。附圖說明附圖1為γ能譜劑量自動測量裝置的結(jié)構(gòu)框圖；附圖2為二次儀表的結(jié)構(gòu)框圖；附圖3為γ能譜劑量自動測量裝置工作原理流程圖；附圖4為γ能譜劑量自動估算程序工作流程圖；附圖5為初始化單元模塊工作流程圖；附圖6為能譜分析單元模塊工作流程圖；附圖7為參數(shù)設(shè)置單元模塊工作流程圖；附圖8為數(shù)據(jù)庫單元工作模塊流程圖；附圖9為γ能譜文件界面圖；附圖10為主窗口界面圖；附圖11為參數(shù)設(shè)置界面圖；附圖12為數(shù)據(jù)庫界面圖。具體實(shí)施方式γ能譜劑量自動測量裝置，包括γ譜儀1，所述的γ譜儀1自帶有測量軟件，以實(shí)現(xiàn)對測量的自動控制，能夠?qū)崿F(xiàn)γ能譜自動測量以及γ能譜文件的自動保存。所述的γ能譜劑量自動測量裝置還包括二次儀表2，γ譜儀1和二次儀表2通過通訊接口連接。所述的二次儀表2由置有γ能譜劑量自動估算程序的計(jì)算機(jī)2-1、打印機(jī)2-2及移動電源2-3組成，計(jì)算機(jī)2-1通過通訊接口分別與打印機(jī)2-2及移動電源2-3連接，二次儀表2能夠?qū)崿F(xiàn)γ能譜文件讀取、γ能譜數(shù)據(jù)分析以及γ能譜劑量自動估算。采用γ能譜劑量自動測量裝置對γ能譜劑量進(jìn)行自動測量的方法如下：首先利用γ譜儀1對γ能譜進(jìn)行測量，γ譜儀1自帶的測量軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對測量過程的自動控制，然后利用γ譜儀1的通訊接口將能譜文件自動保存到二次儀表2中，接著啟動二次儀表2內(nèi)的γ能譜劑量自動估算程序，其程序能夠?qū)Ζ媚茏V文件進(jìn)行自動讀取分析并獲取γ能譜信息，最后根據(jù)γ能譜劑量估算程序計(jì)算得到劑量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)γ能譜劑量自動測量。γ能譜劑量自動估算程序的具體估算過程如下：啟動計(jì)算機(jī)2-1內(nèi)的γ能譜劑量自動估算程序，進(jìn)行初始化程序與參數(shù)設(shè)置，對γ能譜文件進(jìn)行查詢與識別，讀取γ能譜文件并獲取數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行γ能譜文件核素分析與處理，并基于獲得的γ能譜信息自動調(diào)用相關(guān)參數(shù)，利用γ能譜劑量估算公式計(jì)算得到不同核素的輻射劑量，最后顯示γ能譜劑量并輸出。所述的γ能譜劑量自動估算程序包括初始化單元模塊、能譜分析單元模塊、參數(shù)設(shè)置單元模塊、數(shù)據(jù)庫單元模塊、劑量估算單元模塊。初始化單元模塊的工作流程如下：啟動搜索查找上一次存在的參數(shù)設(shè)置以及數(shù)據(jù)庫選擇的信息。若不存在則提示找不到，提醒并幫助進(jìn)行新的參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)庫選擇，進(jìn)行程序初始化；若存在則在主界面顯示上一次存在的參數(shù)設(shè)置以及數(shù)據(jù)庫選擇的信息，在選擇并應(yīng)用的同時根據(jù)需要進(jìn)行修改和刪除，完成程序的初始化。能譜分析單元模塊的工作流程如下：自動讀取指定目錄下γ譜儀測量得到的γ能譜文件后綴名，對γ能譜文件后綴名進(jìn)行判斷，并根據(jù)不同格式的γ能譜文件啟動相關(guān)的γ能譜分析程序，接著處理γ能譜文件的數(shù)據(jù)并將提取出的γ能譜數(shù)據(jù)進(jìn)行自動保存。參數(shù)設(shè)置單元模塊的工作流程如下：通過參數(shù)設(shè)置界面，查看舊參數(shù)設(shè)置，判斷是否修改，如果不需要修改，舊參數(shù)生效，然后自動保存參數(shù)設(shè)置；如果需要修改，根據(jù)測量需要進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的修改、添加、刪除，在確認(rèn)修改的參數(shù)之后，保存并及時被程序讀取使用，同時自動保存新的參數(shù)設(shè)置。數(shù)據(jù)庫單元模塊的工作流程如下：通過數(shù)據(jù)庫界面讀取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行修改保存，實(shí)現(xiàn)對放射性核素?cái)?shù)據(jù)信息的查詢、修改、添加、刪除。劑量估算單元模塊的工作流程如下：該模塊基于γ能譜劑量估算公式，當(dāng)程序?qū)Ζ媚茏V進(jìn)行讀取與分析后獲得不同核素的全能峰凈面積S，根據(jù)公式（1）計(jì)算得到每種放射性核素的活度。(1)式（1）中，A為放射性核素的活度，單位為Bq；S為γ能譜中核素對應(yīng)的全能峰凈面積；f為該放射性核素對應(yīng)能量發(fā)出的γ射線的幾率即為分支比；t為樣品測量的活時間，即為測量活時間，單位為s；為探測器的探測效率。接著將不同放射性核素的活度代入Beck公式（2）計(jì)算得出不同核素產(chǎn)生的劑量率。(2)式（2）中，為劑量率，單位為；與分別為對應(yīng)核素的轉(zhuǎn)換因子和活度，轉(zhuǎn)換因子單位為，活度單位為Bq。最后將不同放射性核素的劑量率代入公式（3）計(jì)算得出不同核素產(chǎn)生的累積劑量。(3)式（3）中，D為累積劑量，單位為；與分別為對應(yīng)核素的劑量率和測量時間，劑量率單位為，時間單位為h。下面將通過對一個60Co標(biāo)準(zhǔn)放射源的劑量率進(jìn)行單次測量來對實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。為了清楚的描述實(shí)施過程中γ能譜劑量自動估算方法的操作方式，需對其操作界面進(jìn)行說明。γ能譜劑量自動估算方法操作界面由一個主窗口以及兩個二級窗口構(gòu)成，其中主窗口用來進(jìn)行常規(guī)操作以及結(jié)果顯示，二級窗口用來進(jìn)行參數(shù)設(shè)置以及數(shù)據(jù)庫的選擇或修改。所述的主窗口包括菜單欄、工具欄、分析顯示區(qū)以及劑量顯示區(qū)。其中，菜單欄包含二級菜單，采用下拉菜單方式查看與使用；工具欄包含了打開、保存、打印、開始、結(jié)束的快捷按鈕；分析顯示區(qū)利用表格加柱狀圖的方式將能譜分析結(jié)果顯示；劑量顯示區(qū)將估算得到的劑量結(jié)果顯示。所述的二級窗口參數(shù)設(shè)置：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求以及能譜劑量估算方法需要調(diào)用的相關(guān)參數(shù)，對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改、添加或刪除。所述的二級窗口數(shù)據(jù)庫：打開數(shù)據(jù)庫文件并根據(jù)要求對數(shù)據(jù)庫文件內(nèi)的放射性核素信息進(jìn)行修改、添加或刪除。所述的γ能譜劑量自動估算方法還針對γ譜儀1的測量方式在菜單欄上設(shè)計(jì)了測量模式的選擇，其中包含了單次測量和連續(xù)測量。單次測量模式適用于對γ譜儀1的單次測量；連續(xù)測量模式適用于γ譜儀1長時間連續(xù)測量時使用。其具體操作步驟如下：首先啟動γ能譜劑量自動測量裝置，利用γ譜儀1測量軟件對整個測量過程進(jìn)行控制，當(dāng)測量完成后，測量軟件將測量得到的γ能譜文件通過通訊接口自動保存至γ能譜劑量自動估算程序指定的目錄下，γ能譜文件界面如圖9所示。然后對程序進(jìn)行相關(guān)操作，根據(jù)此次實(shí)施例的要求以及能譜劑量估算方法需要調(diào)用的相關(guān)參數(shù)，點(diǎn)擊參數(shù)設(shè)置，添加相關(guān)參數(shù)后點(diǎn)擊確認(rèn)，參數(shù)設(shè)置界面如圖10所示；接著點(diǎn)擊數(shù)據(jù)庫，選擇數(shù)據(jù)庫文件，確定放射性核素60Co相關(guān)信息無誤后點(diǎn)擊確認(rèn)，數(shù)據(jù)庫界面如圖11所示。接下來就是在主窗口界面進(jìn)行操作，點(diǎn)擊菜單欄上的文件按鈕，打開并分析處理指定目錄下的能譜文件，點(diǎn)擊測量模式選擇單次測量；然后點(diǎn)擊工具欄上的開始按鈕進(jìn)行劑量估算，主窗口界面如圖12所示。當(dāng)程序運(yùn)行結(jié)束后，估算得到的60Co劑量率結(jié)果并顯示在主窗口界面，最后點(diǎn)擊保存結(jié)果并打印獲取紙質(zhì)文件。表1給出了此次實(shí)施例使用本發(fā)明與使用人工計(jì)算方法得到的劑量率結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的比較，其中標(biāo)準(zhǔn)值是60Co標(biāo)準(zhǔn)放射源產(chǎn)生的輻射場的標(biāo)準(zhǔn)劑量。表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果本實(shí)施例人工計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)值0.380.390.37依表1所見，采用γ能譜劑量自動測量裝置對γ能譜劑量進(jìn)行自動測量，得到的劑量率結(jié)果與使用人工計(jì)算方法計(jì)算得到的劑量率結(jié)果誤差不超過5%，同時與標(biāo)準(zhǔn)值誤差也不超過5%。由此可得，采用γ能譜劑量自動測量裝置對γ能譜劑量進(jìn)行自動測量，能夠精確獲取γ能譜劑量結(jié)果，拓展了通用γ譜儀的功能，測量方法快速易于實(shí)現(xiàn)且結(jié)果可靠，裝置結(jié)構(gòu)簡單易于操作且成本低。當(dāng)前第1頁1 2 3